運載火箭
人類要進入太空首先要解決運載工具問題。大氣層以外基本上是真空,運載工具必須自帶氧化劑,因此運載火箭(液體或固體)都自帶燃料和氧化劑,統稱推進劑,這是與飛機的最大的不同點。
火箭推進原理
火箭是靠火箭發動機向前推進的。火箭發動機點火之後,推進劑(包括液體或固體燃燒劑和氧化劑)在發動機的燃燒室里燃燒,產生大量高壓燃氣,高壓燃氣從發動機噴管高速噴出,從而產生對火箭的反作用力,就使火箭沿燃氣噴射的反方向前進。
世界各國的航天技術大都首先用于軍事和國防。前蘇聯(後來俄羅斯)和美國雖然很早就研究火箭,但只是處於理論和試驗階段,而納粹德國出於二戰中軍事需要,首先大規模生產和使用V-2導彈,在技術上遙遙領先。二戰結束后,美、蘇兩國紛紛趕到佩內明德工廠搶人、搶設備和V-2導彈實物。美國把布勞恩和他屬下的科學家都搶回美國。蘇聯也搶到一批專家和技術。此後美、蘇兩國的火箭技術都是從V-2導彈的基礎上發展起來的。
在冷戰時期美蘇兩個超級大國展開的航天軍備競賽,推動了航天技術的飛速發展。導彈由近程發展到洲際導彈,進而在洲際導彈的基礎上把衛星和人送上天。
1954年在全世界召開地球物理學國際會議上提出1957~1958年為“國際地球物理年”,建議在此期間發射人造地球衛星。這個建議激起美蘇兩國展開了“看誰先能把第一顆人造衛星送上天”的競賽。美國想搶先在1957年9月用先鋒號運載火箭發射一顆非常小的衛星。結果因在發射台上爆炸而失敗了。與此同時蘇聯用剛研製成功的P-7洲際導彈於1957年10月4日把世界上第一顆人造衛星伴侶一號送入太空。僅接着一個月後蘇聯又發射一顆生物衛星把小狗“萊伊卡”送上天。在這個回合蘇聯戰勝了美國。
接着第二個回合的較量是看誰“先把人送入太空”。結果蘇聯先於1961年4月12日用東方號運載火箭把加加林送上天圍繞地球飛行一圈,使他成為第一個進入太空的人。而美國在1962年2月20日才把格倫送入環球飛行軌道。在這個回合中,美國又輸給了蘇聯。
第三個回合的競賽是人類登月。1961年美國總統甘迺迪宣佈十年之內將把美國人送上月球,再返回地球。這就是歷時11年耗資255億美元的“阿波羅”計劃。在60年代美蘇兩霸都對登月作了大量的準備工作,如研製超大型火箭;發射月球探測器,拍攝月球正反面,在月球上軟着陸;並用載人飛船做空間醫學研究;機動飛行和航天器的交會對接等。1969年7月16日美國用土星Ⅴ運載火箭把阿波羅-11飛船送上月球,登月艙在月球的靜海地區實現軟着陸。當太空人阿姆斯特郎的腳踏上月面的一刻,他說“對一個人來說這是一小步,對整個人類來說這是巨大的一步。”美國終於在人類登月與蘇聯的競賽中取得了勝利。
隨着固體火箭技術逐漸成熟,對武器系統來說使用固體推進劑更為方便。不用花時間加註,而且體積小便於機動發射,增加了武器的生存能力。因此,七、八十年代以來戰略戰術導彈轉向固體化,而航天器的運載工具仍繼續採用液體火箭。於是導彈武器與運載火箭兩者逐漸分道揚鑣了。