第7章 飛向宇宙的“推手”——火箭(2)(2 / 3)

此外,與大型運載火箭相比,空中發射運載火箭發射準備時間極短。6個技術人員可以在2周內把火箭組裝起來。由於它可隨著飛機到處飛,因此,火箭能隨心所欲極靈活地選擇發射區域,不受地理環境的限製。這些優越性能滿足軍事上靈活快速的發射要求,極有價值。

洲際導彈

一般來說,洲際導彈的射程至少應達到5500千米-8000千米(各國定義不一,我國為8000千米)。洲際導彈一般裝備1枚核彈頭,其典型構成為:液體或固體推進裝置,二級或多級助推火箭,慣性製導係統(並可加裝星座導航、衛星導航或末端製導係統),一個或多個再入飛行器,每個再入飛行器各含有一枚彈頭。

世界上試射成功的第一枚洲際導彈是前蘇聯的Р—7。這枚導彈於1957年8月21日從位於前蘇聯加盟共和國哈薩克斯坦的拜科努爾航天發射場試射成功,飛行了6000千米。

在美國,洲際導彈、潛射導彈和遠程轟炸機的地位大致相同,共同組成“三位一體”的戰略威懾力量。而在俄羅斯,洲際導彈是戰略打擊力量的主體。如今,擁有遠程導彈的國家主要有美國、俄羅斯、中國、英國、法國。

運載火箭家族

運載火箭發射圖運載火箭是由多級火箭組成的航天運輸工具,其用途是把人造地球衛星、載人飛船、空間站、空間探測器等以有效載荷送入預定軌道。

運載火箭是在導彈的基礎上發展起來的,一般由2—4級組成。每一級都包括箭體結構、推進係統和飛行控製係統。而其末級有儀器艙,內裝製導與控製係統、遙測係統和發射場安全係統。運載火箭級與級之間靠級間段連接。而有效載荷裝在儀器艙的上麵,外麵套有整流罩。

許多運載火箭的第一級外圍捆綁有助推火箭,我們又稱之為零級火箭。助推火箭可以是固體或液體火箭,其數量根據運載能力的需要來選擇。而推進劑則大都采用液體雙組元推進劑。

第一級、第二級多用液氧和煤油或四氧化二氮和混肼為推進劑;而末級火箭采用高能的液氧和液氫推進劑。運載火箭製導係統大都用自主式全慣性製導係統,在專門的發射中心發射。技術指標包括運載能力、入軌精度、火箭對不同重量的有效載荷的適應能力和可靠性。

運載火箭主要可分為以下幾種:單級運載火箭

單級運載火箭主要應用於小推力的場合,如導彈係統。當火箭點火後,前端的控製部分起製導作用,控製導彈的飛行方向,到達目的地後便執行任務(爆炸或執行其他任務)。如探空火箭就是單級火箭,發射升空後,執行探測任務。

單級火箭結構簡單,多為固體燃料,便於存貯和運輸。但其推力小,無法達到第一宇宙速度,無法飛出大氣層進入太空飛行。要想達到第一宇宙速度而繞地球飛行,或衝出大氣層進入太空實現星際飛行,必須采用多級火箭結構。

多級運載火箭

多級運載火箭是相互串聯而成,每級大約能獲得4千米/秒的速度,二級火箭就可以獲得約7.9千米/秒的第一宇宙速度,這樣就可以使衛星環繞地球飛行。如果采用高效率的液體推進劑三級火箭,就可以獲得約12千米/秒的速度,而使航天器脫離地球軌道進入太空,實現太陽係中的星際飛行。如使用更多級火箭則可以使航天器達到第三宇宙速度(16.7千米/秒)或大於此速度而衝出太陽係,實現宇宙星係間航行。

那麼,多級火箭是如何工作的呢?現以三級火箭為例,分析火箭的工作程序:

三級火箭示意圖(1)在衛星的發射過程中,第一級及助推火箭首先點火,完成使命後,助推火箭先分離;然後,第一級與第二級分離。與此同時,第二級發動機點火,頂部的整流罩拋出,露出衛星;當第二級完成任務後,即與第三級分離。當第二級火箭分離後,第三級火箭便點火工作,當飛到預定高度後,其發動機關閉。頂部的衛星如有必要將會在準確的方位上開始自旋(有的衛星在進入軌道後才自旋)。此時小爆炸螺栓按指令點火,先釋放出第一顆衛星,然後釋放第二顆衛星(假如整流罩中是串行放2顆衛星的話)。一旦第三級完成使命,它會與它所發射的衛星保持一定的安全距離,進入另一條軌道,以免撞毀衛星。這樣,第三級火箭往往便成為太空垃圾,以後隨著軌道下沉,最後墜入大氣層燒毀。