飞得更高：火箭与长征火箭(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：《飞向太空丛书》编委会

出版社：世界图书出版公司

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飞得更高：火箭与长征火箭试读：

引言

宇宙有无穷的奥秘，太空是人类永恒的财富。不断探寻宇宙奥秘，和平利用太空资源，使之造福于人类，这是人类的共同目标。载人航天技术是人类实现这一目标的有益探索。我们实施航天工程，发展航天事业，目的就是同国际社会一道，和平开发利用外层空间，造福人类。中国应该也能够在人类探索外层空间的伟大事业中有所创造、有所作为，为促进人类科技进步，推进人类和平与发展的崇高事业做出应有的贡献。

航天技术是现代科学技术的结晶，航天活动是国民经济和军事部门重要组成部分。火箭技术的发展推动了人类航天事业的进步和发展。火箭作为太空飞行的推进装置，为人类进入太空架设了桥梁。

世界各国都在加快向太空进军的步伐，我国也不例外。我国广大航天科技工作者以崇高的使命感和高度的责任感，大力弘扬“两弹一星”精神和特别能吃苦、特别能战斗、特别能攻关、特别能奉献的航天精神，坚持科技进步和自主创新，努力实现技术发展的跨越，牢牢掌握尖端技术发展的主动权，不断迈出我国航天事业和国防科技发展的新步伐。我国航天事业一定能够不断取得举世瞩目的成就，谱写出中华民族自强不息的壮丽诗篇。

第一章 火箭的基本知识

火箭的历史

俄国科学家、现代航天学和火箭理论的奠基人——康斯坦丁·埃杜阿尔多维奇·齐奥尔科夫斯基（Константин Эдуардович Циолковский）说：“地球是人类的摇篮，我们不会永远停留在摇篮里。为了追求光明和探索空间，我们开始要小心翼翼地飞出大气层，然后再征服太阳周围的整个空间。”

像鸟儿一样在天空翱翔是人类自古以来的梦想，几乎所有讲述航空历史的书都是从远古的神话开始的。古希腊罗马人给他们的神安上了翅膀，并虚构了多种飞翔生物。在代达罗斯和伊卡洛斯的神话中，父子俩用蜡和羽毛做成翅膀，系在身上飞出囚禁之地，不幸的是伊卡洛斯飞得太高，蜡被融化坠入海洋，代达罗斯则安全降落于西西里岛。而中国也有羽人传说。羽人，在《山海经》中有记载：“羽民国在其东南，其为人长头，身生羽。”

地球的周围有着一层多用途的面纱，那就是大气层。大气层保护着地球上的生物，使得他们免受从宇宙空间飞来的流星和粒子辐射的危害。地球表面维持适宜温度，动物所需的氧气、植物必需的二氧化碳，都是大气层提供的。有了大气层，地球上才有万物生长，才有高智慧的高级动物——人类。

由于地球引力的作用，地球大气层的空气并不均匀，它的密度随着高度的增加逐渐下降。在距离地面30千米的高空，大气密度只有海平面的百分之一点五；在100千米的高度上，只有海平面的百万分之一。因此在贴近地面6000千米的高度范围内，空气的质量大约占去整个大气质量的一半。在16千米的高度内，大约包含整个大气质量的四分之三。

人类的航空活动，从一开始便和大气层的密度有直接关系。18世纪工业革命之后，随着生产力的迅速提高，人们开始尝试离开地面到空中飞行。1883年，先后出现了热空气球和氢气球。19世纪末至20世纪初，又从气球发展到飞艇，出现了一种轻于空气的新航空器。1903年第一架活塞式飞机制造成功。1939年第一架喷气式飞机正式诞生。之后，在上世纪40年代里，出现了第一批军用喷气式飞机，50年代后航空航天技术更是不断进步和发展。其中，火箭技术的发展有着不可忽视的重要作用。

航空技术的发展，实质上就是争取速度、高度和航程的过程。1940年，活塞式飞机飞行速度达到每小时755千米，最大航程达到1万千米，巡航高度达到17千米。这时候人们发现活塞式飞机已经发展到了极限，没有什么可提高的余地。但是，喷气式发动机的应用，又给航空飞行开辟了更广阔的前景。现在最先进的喷气式飞机，可以在3万米的高空以三倍音速的速度飞行，持续航程可达到2万千米。

随着航空技术的发展，人们开始意识到：一切航空器，从最初的气球到最新式的喷气式飞机，都只能在大气中飞行，不能脱离大气。飞机要离开地面，必须依靠发动机的推动力，一方面克服空气的阻力，另一方面使机翼和空气发生相对运动来产生上升力。所有的航空发动机的运转，燃料燃烧都必须从大气中获得氧气。这样说来，飞机飞行依赖于大气，能够支持飞机飞行的大气层高度只有30多千米，所以飞机只能在这个高度以下飞行。此外飞机的速度还是不够快。现在，飞机的速度世界纪录是每小时3523千米，大约只有第一宇宙速度的八分之一。航空方面的日积月累的经验对航天活动是宝贵的，但如果套用飞机升空的办法，显然是飞不出地球的。

但火箭不同，它不是利用空气的浮力和升力，而是依靠自身的反作用力，可以在没有空气的地方飞行。就像乌贼、章鱼可以靠反作用力逃跑一样，火箭也可以利用反作用力冲上天空。但火箭喷射的不是空气，而是燃烧所产生的气体。不同类型的火箭使用不同的燃料，但不论是哪种，都有一个共同特点，那就是它们的推进剂不需要外加空气就能够燃烧。

一般物质燃烧，都需要空气中的氧气来助燃。但是火箭的推进剂中自己带着氧气，这样，即使在几乎真空的浩瀚宇宙中，火箭也能够自己喷射燃烧气体而飞行。

在没有空气的状态下，火箭也可以燃烧前进，这一点人类在1610年就已经知道了。英国的纳索伯爵曾写到：“火箭也可以在水中点火，在水中喷射前进。”

火箭的推进剂既然能够在水中燃烧，那么也应该能在真空状态下燃烧。现代火箭的奠基人齐奥尔科夫斯基坚信“火箭可以在真空状态的宇宙空间里使用”。他研究怎样改进火箭技术能够使它能在宇宙空间里飞行，他在1903年写的论文《利用喷气工具研究宇宙空间》中，就曾提到“液体燃料火箭比固体燃料火箭更适宜于宇宙飞行”的理论。古代的火箭

提到古代火箭，就要从我国说起了。我国是世界上最早发明火药的国家。唐朝中叶（大约在公元682年），中国已经发明了火药。最初火药只是用于庆典时候的烟花，而真正将火药制成武器、用于战争，是始于宋朝。

北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器——火箭。这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成，内充火药，前端封死，后端引出导火绳，点燃后，火药燃烧产生的气体向后喷出，以气体的反作用力把火箭推向前，在飞行中杀伤敌兵。这种原始的火箭在工作原理上与现代火箭几乎没有什么不同。公元12世纪中叶，原始的火箭经过改进后，被广泛地运用于战争。当时在中国民间广为流行的能高飞的“火流星”（亦称“起火”），实际就是世界上第一种观赏性火箭。完全依靠火药喷射的反作用力前进的火箭最早出现在南宋。人们最开始只是利用火药制成了“地老鼠”、“走线流星”、“起火”等烟花或娱乐玩具。随后便发现利用火药反作用力发射、带炸药的火箭不但射得远，而且杀伤力大。有历史记载，公元1161年，南宋将领虞允古代火箭文在著名的采石战役中，使用霹雳炮打败了金兵，这种霹雳炮就是利用火药发射到敌军中，然后引燃爆炸，杀伤敌军，有点类似现代的火箭弹。

到了明代，古代火箭的技术发展得更为完备。明洪武年间，兵仗局制造了一种称作“火箭”的兵器，曾用于1399年燕王朱棣争夺皇位的“靖难”战争；而明代的另一种武器“神火飞鸦”则是利用火箭推进的爆炸性火器，它是用竹蔑编成的小篓，外形如乌鸦，内装火药，乌鸦的下面装四只起飞用的火箭，背上钻有安装引信的孔，并将引信连在火箭上。

此外还有诸如“火龙出水”、“长蛇破敌箭”等，明人茅元仪所编著的《武备志》中详细记载了当时各种火箭的功用和原理图，其中包括抗倭名将戚继光所使用的飞刀箭、飞枪箭等。所有的这些成就与探索中最值得一提的是明朝初年，有一位名叫“万户”的人，曾让人将47只火箭和自己一起绑在椅子上，两手各拿一只大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力飞行，虽然试验以失败而告终，但火龙出水他可以称得上是人类航天史上第一个用火箭作动力飞行的人。为表彰这位先驱者的勇敢探索，国际天文联合会将月球上一环形山命名为“万户山”。

中国是火箭诞生的故乡。在中国科学技术馆的“中国古代传统技术”展厅里，就展览着“火龙出水”、“神火飞鸦”和“一窝蜂”等中国古代火箭的复原模型，它们充分展现了古代中国人民的杰出智慧和卓越才能。美国华盛顿有一座规模宏大的航空与航天博物馆，展品数量和参观人数都是世界航空博物馆首位。这个博物馆曾多次展出中国火箭。在展品说明中，明确承认原始火箭是中国发明的。

古代火箭具有现代火箭的基本结构，包括有效载荷（箭头）、箭体（箭杆）、发动机（火药筒）和控制系统（起稳定作用的羽尾）。一窝蜂

从13世纪起，亚洲、欧洲的一些国家也相继在战争中开始使用类似的原始火箭，公元14～15世纪，意大利、法国、德国也出现了火箭。到了18世纪，火箭和火炮并存，都是战争中的攻击武器。

英国侵略印度的时候，印度军队用中国火箭抗击英军，英国人把缴获的东方火箭带回了英国。火箭在那里得到了较大的改进和发展，最后成了“欧洲火箭”。这方面，火箭先驱者英国的威廉·康格里夫（William Congreve）做出了很大贡献。他给火箭装上一个金属发动机容器，燃烧容器内的火药能够产生更大的推力，以提高火箭的射程和速度。为了提高火箭飞行的稳定性，他在发动机容器的侧面增加了一个笨重的稳定杆。

康格里夫研制的火箭在射程、精度及稳定方式方面都作了改进，其性能近乎达到了火药火箭的极限。其巨大的杀伤力，使各国纷纷开始重视火箭的研究和使用。

此后，战争火箭的另一项重大进步就是稳定性的提高。19世纪中叶英国的发明家威廉姆·黑尔（William.Hale）在火箭的尾部装上3只倾斜的稳定螺旋板，当火箭发射时，由于空气动力的作用使火箭自身旋转，从而达到稳定。

到第二次世界大战为止，火药火箭的发展已臻于完善。它的基本结构是由装有火药的火箭筒，中间装有发射药作为推进剂，头部装有高爆炸药和引信，尾部为喷口，另外采用尾部稳定翼起稳定作用，在发射装置上采用发射架或发射筒。比较著名的就是前苏联的火箭炮——“卡秋莎”。

火药火箭是第一种实用的反作用推进装置，虽然有许多局限证明它不是理想的太空运载工具，但它的基本原理却完全适用于航天运载工具的需要。这样，运用火箭作为宇宙航行基本运载工具的想法在先驱者脑中酝酿。后来液体燃料火箭出现，进一步为航天推进器的实现提供了可靠的技术保证，也让航天先驱者看到了使用火箭进行航天运载的曙光。经过不断的研究和试验，火箭作为太空飞行的推进装置逐渐得到证实，最终为人类通向太空架起了桥梁。现代火箭的诞生

齐奥尔科夫斯基，是被公认的真正开拓宇宙航行理论的先驱者。正是他奠定了火箭在太空中飞行的理论基础，提出了利用火箭进行星际航行和发射人造地球卫星的可能性，并且建立了火箭结构特点与飞行速度之间的关系式，即著名的“齐奥尔科夫斯基公式”。

在宇宙航行动力方面，齐奥尔科夫斯基在1883年的《外层空间》一书中发展了反作用推进理论，首次提出宇宙飞船利用喷气运动的原理，并且画出了第一张设想的宇宙飞船工作图。他是第一个从理论上证明火箭能在空间真空环境工作的人。

1898年，齐奥尔科夫斯基完成了火箭研究的划时代巨著《利用喷气工具研究宇宙空间》。这部著作的问世，标志着火箭飞行技术的真正开端，为后来火箭技术的发展奠定了坚实的理论基础。

随后他又在1903年出版的《火箭进入宇宙空间》一书中指出，燃料烧完后的火箭质量（Mo）越大，火箭的性能越好；发动机喷管排出的气体的速度（W）越快，火箭的速度（V）越高。由此，他提出了宇宙航行理论中最重要、最基本的公式，即火箭公式V＝WLn（Mo/Mk），式中Mk为包括燃料在内的火箭质量。这个公式后来被称为“齐奥尔科夫斯基公式”。

在火箭燃料方面，他指出固体燃料能量太低，固体燃料火箭不容易控制，作为宇宙航行动力的火箭，应使用液体燃料，它可以用汽车油门一样的东西来控制流量，也就是控制推力。最好的液体燃料是液氢和液氧。但当时的工业技术还无法制造液氢。齐奥尔科夫斯基就大胆地设想用煤油和液氧做火箭燃料。

通过计算，齐奥尔科夫斯基进一步指出，单级火箭能达到的最大速度为9千米/秒，由于空气阻力等造成的速度损失，实际速度只有7千米/秒，这还达不到克服地球引力所需要的7.9千米/秒的第一宇宙速度，更不用说摆脱地球引力和太阳引力的第二、第三宇宙速度了。这就得出了用多级火箭实现宇宙航行理想的结论。

除火箭外，齐奥尔科夫斯基还设想了其他许多克服地球引力的方式，如地球赤道上的36000千米登天塔和大气层外登天台等等。他还提出利用太阳光的光压来加速飞船的太阳帆的概念。

在载人航天方面，他指出行星际空间为真空区，载人航行必须携带空气，这样飞船上必须有密封座舱，座舱中的空气必须不断净化，才能提供新鲜空气，进而提出用动植物组成生物循环链的密闭生态系统；他指出，在宇宙飞船上会是失重状态，由此推论了不同质量的物体在失重状态下的运动规律；他提出建设空间站和轮胎形太空住宅的设想，并提出用自转来产生人工重力。

齐奥尔科夫斯基的贡献是重大的。更何况他是自幼两耳失聪的残疾人，因此更加令人钦佩。他有坚强的意志和百折不挠的精神，残疾障碍、幼年丧母、家庭穷困、世俗偏见、权威排斥、无情火灾等等都没有能把他压倒。他把自己的一生凝聚成730多篇论著，为宇宙航行打下了理论基础。虽然齐奥尔科夫斯基一生中并没有亲手设计出实用的火箭，但他的许多研究成果却大大加快了人类飞向太空的历程。鉴于他的杰出贡献，齐奥尔科夫斯基被后人誉为“前苏联航天之父”。1903年，苏俄液体火箭的始祖希考夫斯基（Konstantion E. Ziolkovsky）出版了《宇宙火箭》一书，这是最早的阐述关于液体火箭制造的书籍。但他只是一戈达德位理论家，而最早研究液体火箭的则是美国人罗伯特·戈达德（Doddard，Robet Hutchings）博士。

虽然俄国和美国的火箭研究起步最早，然而世界上第一枚实用火箭的诞生地既不是俄国，也不是美国，而是德国。在罗伯特·戈达德致力于液体火箭研究的同时，在罗马尼亚出生的德国科学家赫尔曼·奥伯特（H.Hermann Oberth）在火箭研究领域也取得突破性进展。“欧洲火箭之父”赫尔曼·奧伯特是当时唯一可以与罗伯特·戈达德相比拟的专家。他在1923年出版的《星空火箭》一书，1925年又发表《星空航行之路》，更为重要的是在他的影响下，德国掀起了一股火箭热，而且奥伯特还把一批热心于火箭和宇航研究的年轻人吸引在自己周围，建立了世界上第一个星际航行协会，这是划时代的太空航空工程人才大聚会。这个协会涌现了许多年轻的火箭专家，其中最为著名的是冯·布劳恩奧伯特（Wernher von Braun），这位当年18岁的年青人后来成为了直接负责第一次将人类送上月球的火箭工程师。1932年，年仅20岁的冯·布劳恩受聘于德国陆军军械部，随后他便邀请了里德尔、鲁道夫等一批火箭专家组织起库麦斯多夫液体火箭小组，开始实施一个在库麦斯多夫试验场研制A系列火箭的计划。在不到两年的时间内，1934年，冯·布劳恩主持研制的两枚A-2火箭便在波尔库姆岛试验成功。1937年，他所领导的火箭小组转到了佩内明德基地，并且先后研制出了A-3、A-4和A-5火箭。然而，冯·布劳恩由于战争的需要，德国政府下令将A-4火箭改装成为战争工具，这便是著名的V-2火箭。二战以后，航天科技得到了迅猛的发展，至此，人类进入太空的日子已经不远了。V-2火箭就是现代火箭的雏形。

火箭的原理

现代火箭是指一种靠发动机喷射气体产生反作用力向前推进的飞行器，是实现卫星上天和航天飞行的运载工具，故又称为“运载火箭”。

人们在射击时会感觉到，当子弹射出枪口时枪身会向后坐，也就是说枪身向后移动。这个力量很大，有时会把人推一个跟头。这就是我们经常说的牛顿第三定律的体现，即“两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上”。火箭的发射就是利用这个原理。

火箭的工作原理就是动量守恒定律，当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭就获得等值反向的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭质量不断减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。

提高火箭速度有两个办法，一是提高气体的喷射速度，二是提高质量比（火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。而提高喷射速度的办法比提高质量比的办法更有效，但喷射速度的提高也有一定的限度。因为要提高喷射速度，必须有高效能的燃料，才能产生高温高压的气体，高速地从喷口喷出；同时还要求制作燃烧室和喷口的材料能经受得住高温、高压和高速。

现代液体燃料的火箭喷射速度为2500米/秒，气体的压强为4个大气压，温度已高达3000℃左右。把喷气速度提高到4～4.5千米/秒就是很高的技术水平了，要想把质量比提高到10也是很难办到的。火箭除了外壳、存贮燃料设备和燃烧室外还要有发动机、仪器、控制设备和要运送的人造卫星、爆炸弹头等，燃料燃尽后，剩余的总质量还是相当大。如果质量比是6，气体的喷射速度为2500米/秒，火箭的最大速度也不到4.5千米/秒，远小于第一宇宙速度（7.9千米/秒），更不用说脱离地球引力了。可见，单级火箭的最终速度是有一定限制的，因此只有利用多级火箭才能获得较大的最终速度。

它是怎么飞行的呢？先来做一个小试验：把气球吹满气，猛一松手，它肯定会向前“飞”出一定距离后才落到地面。原来气球之所以能“飞”是因为受到它“肚子”里排放出来的空气的反作用力的推动。

运载火箭飞行的原理和气球“飞”的原理一样，都是利用了物体的反作用力。运载火箭的“肚子”里装有燃料，燃料点着后产生大量热量，变成急剧膨胀的气体，气体从火箭尾部猛烈喷出，火箭便在气体喷发产生的反作用力下向前飞行了。

火箭为什么能飞得那么快呢？我们知道，燃料产生的热量越多，喷射气体的速度越快，产生的推力就越大。科学家计算过，一般火箭燃气的喷射速度约为每秒2千米左右，当燃料的重量是火箭净重的1.72倍时，火箭的最终速度等于气体的喷射速度；如果要使火箭的最终速度达到气体喷射速度的2～3倍，那么就要相应地增加燃料。可是燃料增加，火箭的体积、重量也就随之增加，而用同样的力推动轻、重不同的物体时，其速度是不一样的。怎么解决增加燃料又不过多地增加火箭重量的矛盾呢？科学家们想了一个绝妙的办法，就是把火箭做成一级一级的，每一级都有燃料，烧完一级就扔掉一级，这样火箭就越飞越轻，速度也越来越快。再加上离地球越来越远，地心引力和空气阻力都随之减小等其他因素，火箭便可以具有超过其他任何交通工具的速度。

随着科技的不断发展，科学家们已经发明、制造了各种型号的火箭，这些火箭内部构造互不相同，而且都相当复杂。如1970年中国发射的“长征一号丁”火箭，它是一枚装有二度轨级的三级小型运载火箭。但是不管这些火箭内部构造有多复杂，其主要部分都可以归纳为壳体和燃料。壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。

发射火箭由地面控制中心倒记数到零，便下令第一级火箭发动机点火。在震天动地的轰鸣声中，火箭拔地而起，冉冉上升。加速飞行段由此开始了，经过几十秒钟，运载火箭开始按预定程序缓慢向预定方向转变，100多秒钟后，在70千米左右高度，第一级火箭发动机关机分离，第二级接着点火，继续加速飞行，这时火箭已飞出稠密的大气层，可按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时，第二级火箭发动机关机分离，至此加速飞行段结束。随后，运载火箭依靠已经获得的能量，在地球引力作用下，开始了惯性飞行段，直到与预定轨道相切的位置止。此时第三级火箭发动机点火，开始了最后加速段飞行。当加速到预定速度时，第三级发动机关机。至此，火箭的运载使命就全部完成了。

火箭飞行所能达到的最大速度，也就是燃料燃尽时获得的最终速度，主要取决两个条件：一是喷气速度，二是质量比（火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。喷气速度越大，最终速度就越大，由于现代科学技术的条件下一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，所以发射卫星要用多级火箭。

火箭的级数并不是越多越好，级数越多，构造越复杂，工作时间的可靠性就越差。火箭和喷气式飞机一样都是反冲的重要应用。为了提高喷气速度，需要使用高质量的燃料。当燃气从细口喷出或水从弯管流出时，它们具有动量。由动量守恒定律可知，盛燃气的容器就要向相反方向运动。火箭就是靠喷出气流的反冲作用获得巨大速度的。

火箭的分类与组成

火箭可按不同方法分类。按用途不同分为卫星运载火箭、布雷火箭、生物火箭、气象火箭、地球物理火箭、防雹火箭以及各类军用火箭等。按能源不同，分为化学火箭、核火箭、电火箭以及光子火箭等。化学火箭又分为液体推进剂火箭、固体推进剂火箭和固液混合推进剂火箭。按有无控制分为有控火箭和无控火箭。按级数分为单级火箭和多级火箭。按射程分为近程火箭、中程火箭和远程火箭等。目前使用比较多的是化学能的多级运载火箭。火箭的分类方法虽然很多，但其组成部分及工作原理是基本相同的。

固态火箭跟液态火箭是现在常用的火箭。此外，还有混合火箭——就是用固体的燃料而用液体的氧化剂。另外，现今运载火箭大多包含了液态火箭跟固态火箭，也就是说，一个火箭可能第一节是固态的而第二节却是液态的。

火箭的基本组成部分有推进系统、箭体和有效载荷。有控火箭还装有制导系统。

火箭推进系统是火箭赖以飞行的动力源。其中火箭发动机按其性质，可分为化学火箭发动机、核火箭发动机、电火箭发动机和光子火箭发动机等。现在广泛使用的是化学火箭发动机，它是依靠推进剂在燃烧室内进行化学反应释放出来的能量转化为推力的。推力与推进剂每秒消耗量之比称为“比冲”，它是发动机性能的主要指标，其高低与发动机设计、制造水平有关，但主要取决于所选用的推进剂的性能。火箭发动机的推力，是根据其特点和用途选定的，其大小相差很大，小到微牛顿，如电火箭发动机；大到十几兆牛顿，如美国航天飞机的固体火箭助推器。

常用的运载火箭按其所用的推进剂来分，可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型。如我国的“长征三号”运载火箭是一种三级液体火箭；“长征一号”运载火箭则是一种固液混合型的三级火箭，其第一级、第二级是液体火箭，第三级是固体火箭；美国的“飞马座”运载火箭则是一种三级固体火箭。如按级数来分，运载火箭又可分为单级火箭、多级火箭。其中多级火箭按级与级之间的连接型式来分，又可分为串联型、并联型（俗称“捆绑式”）、串并联混合型三种类型。

不管是固体运载火箭还是液体运载火箭，不管是单级运载火箭还是多级运载火箭，其主要的组成部分都有结构系统、动力装置系统和控制系统。这三大系统称为运载火箭的主系统，主系统工作的可靠与否，将直接影响运载火箭飞行的成败。此外，运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备共同组成的系统，例如遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。

箭体结构是运载火箭的基体，它用来维持火箭的外形，承受火箭在地面运输、发射操作和在飞行中作用在火箭上的各种载荷，安装连接火箭各系统的所有仪器、设备，把箭上所有系统、组件连接组合成一个整体。

箭体用来安装和连接火箭各个系统，并容纳推进剂。箭体除要求具有良好的空气动力外形外，还要求在既定功能不变的前提下，质量越轻越好，体积越小越好。在起飞质量一定时，结构质量轻，则可获得较大的飞行速度或射程。

运载火箭的有效载荷有人造卫星、飞船或空间探测器等航天器。火箭武器的有效载荷就是战斗部（弹头）。

动力装置系统是推动运载火箭飞行并获得一定速度的装置。对液体火箭来说，动力装置系统由推进剂输送、增压系统和液体火箭发动机两大部分组成。固体火箭的动力装置系统较简单，它的主要部分就是固体火箭发动机推进剂直接装在发动机的燃烧室壳体内。

控制系统是用来控制运载火箭沿预定轨道正常可靠飞行的部分。控制系统由制导和导航系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。制导和导航系统的功用是控制运载火箭按预定的轨道运动，把有效载荷送到预定的空间位置并使之准确进入轨道。姿态控制系统（又称“姿态稳定系统”）的功用是纠正运载火箭飞行中的俯仰、偏航、滚动误差，使之保持正确的飞行姿态。电源供配电和时序控制系统则按预定飞行时序实施供配电控制。

遥测系统的功用是把运载火箭飞行中各系统的工作参数及环境参数测量下来，通过运载火箭上的无线电发射机将这些参数送回地面，由地面接收机接收；也可以将测量所得的参数记录在运载火箭上的磁记录器上，在地面回收磁记录器。这些测量参数既可用来预报航天器入轨时的轨道参数，又可用来鉴定和改进运载火箭的性能。一旦运载火箭在飞行中出现故障，这些参数就是故障分析的依据。

外弹道测量系统的功用是利用地面的光学和无线电设备与装在运载火箭上的对应装置一起对飞行中的运载火箭进行跟踪，并测量其飞行参数，用来预报航天器入轨时的轨道参数，也可用来作为鉴定制导系统的精度和故障分析依据。

安全系统的功用是当运载火箭在飞行中一旦出现故障不能继续飞行时，将其在空中炸毁，避免运载火箭坠落时给地面造成灾难性的危害。安全系统包括运载火箭上的自毁系统和地面的无线电安全系统两部分。箭上的自毁系统由测量装置、计算机和爆炸装置组成。当运载火箭的飞行姿态、飞行速度超出允许的范围，计算机发出引爆爆炸装置的指令，使运载火箭在空中自毁。无线电安全系统则是由地面雷达测量运载火箭的飞行轨道，当运载火箭的飞行超出预先规定的安全范围时，由地面发出引爆箭上爆炸装置的指令，由箭上的接收机接收后将火箭在空中炸毁。

瞄准系统的功用是给运载火箭在发射前进行初始方位定向。瞄准系统由地面瞄准设备和运载火箭上的瞄准设备共同组成。

为成功地发射火箭，还必须有地面发射设备和发射设施。地面发射设备有大有小。小的可手提肩扛，如便携式防空火箭和反坦克火箭的发射筒（架）；大的如卫星运载火箭，则需有固定的发射场和庞大的发射设施，以及飞行跟踪测控台站等。

火箭与航天

火箭可应用在军用和民用两大方面，按不同的飞行任务，大致可分为三类：探空火箭，用于高空大气测量；弹道式导弹，是带战斗部的有控火箭；卫星（宇宙飞船）运载器，把卫星或飞船送上轨道。

目前世界上最大的运载火箭是美国的“土星-5”，它的直径为10米，高85米，起飞时质量近3000吨，第一级火箭装有五台发动机，推力超过3000吨，点火后150秒即可把2000多吨液氧和煤油烧完；第二级火箭装有450吨高能推进剂（液氧“土星-5”运载火箭和液氢）推力525吨；第三级火箭装有106吨推进剂，推力100牛，“阿波罗”登月飞船就是由它运载并送入轨道的。

空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到20世纪末，已有5000多个航天器上天。有100多个国家和地区开展航天活动、利用航天技术成果或制定了本国航天活动计划。航天活动越来越成为国民经济和军事部门的重要组成部分。

航天技术是现代科学技术的结晶，它以基础科学和技术科学为基础，汇集了20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透，产生了一些新学科，使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不断提出的新要求，又促进了科学技术的进步。

19世纪末20世纪初，随着科学技术的进步，近代火箭技术和航天飞行发展起来，先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基、美国人罗伯特·戈达德和德国人奥伯特。

齐奥尔科夫斯基毕生从事火箭技术和航天飞行的研究。在他的经典著作中，对火箭飞行的思想进行了深刻的论证，最早从理论上证明用多级火箭可以克服地心引力进入太空。他建立了火箭运动的基本数学方程，奠定了理论基础。

他首先提出的使用液体推进剂火箭的倡议，经过了短短的30年就实现了。他预想到现代火箭的真实结构，并论述了关于液氢/液氧作为推进剂用于火箭的可靠性，设想用新的燃料（原子核分解的能量）作火箭的动力。他具体地阐明了用火箭进行航天飞行的条件，火箭由地面起飞的条件，人造地球卫星及实现飞向其他行星所必须设置中间站的设想。他还提出过许多的技术建议，如建议用燃气舵控制火箭，用泵来强制输送推进剂，以及用仪器自动控制火箭等，都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。罗伯特·戈达德博士在1910年开始进行近代火箭的研究工作。他在1919年的论文中提出了火箭飞行的数学原理，指出火箭必须具有7.9千米/秒的速度才能克服地球的引力。他认识到液体推进剂火箭具有极大的潜力，1926年3月他成功在研制和发射了世界上第一枚液体推进剂火箭，飞行速度103千米/小时，上升高度12.5米，飞行距离56米。戈达德奥伯特教授在他1923年出版的书中不仅确立了火箭在宇宙空间真空中工作的基本原理，而且还说明火箭只要能产生足够的推力，便能绕地球轨道飞行。同齐奥尔科夫斯基和罗伯特·戈达德一样，他也对许多种推进剂的组合进行了广泛的研究。

真正的近代火箭的出现是在第二次世界大战时的法西斯德国。早在1932年德国就发射A-2火箭，飞行高度达3千米。1942年10月发射成功V-2火箭（A-4型），飞行高度85千米，飞行距离190千米。V-2火箭的发射成功，把航天先驱者的理论变成现实，是现代火箭技术发展史的重要一页。1945年5月，第二次世界大战德国战败，前苏联俘虏部分德国火箭技术人员，缴获了几枚V-2火箭和有关技术资料。在此基础上，1947年前苏联仿制V-2火箭成功。1948年自行设计了P-1火箭，射程达300千米。1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，射程分别达到500千米和1750千米。1957年8月，成功发射两级液体洲际导弹P-7，射程8000千米，经过改装的P-7于1957年10月4日，发射成功世界上第一颗人造地球卫星——“人造地球卫星一号”，从而揭开了现代火箭技V—2火箭术新的一页。前苏联由于发射多种航天器的需要，先后研制成功“东方号”、“联盟号”、“宇宙号”、“质子号”、“能源号”等多种型号的运载火箭，可将100多吨的有效载荷送入近地轨道。

二战后，美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家，缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V-2火箭，1949年开始研究“红石”弹道导弹，1954年制定人造卫星计划，1958年2月1日“丘比特”C火箭成功发射美国第一颗人造卫星，美国为发射多种航天器的需要，先后研制成功“先锋号”、“丘诺号”、“红石号”、“侦察兵号”、“大力神号”和“土星号”等运载火箭。V—2火箭

1960年11月5日，中国第一枚近程火箭发射试验成功。我国有“长征”号（CZ）系列运载火箭，主要有“长征一号”、“长征二号”、“长征三号”、“长征四号”共四种基本型运载火箭和“长征一号D”、“长征二号C”、“长征二号C/SD”、“C长征二号D”、“长征二号E”、“长征二号F”、“长征三号A”、“长征三号B”、“长征四号B”等多种改进型。

1990年4月7日，中国“长征三号”运载火箭成功发射美国制造的“亚洲一号”卫星。“长征”火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列，至今已将27颗外国卫星发射上天。

法国从上世纪50年代开始自行研制探空火箭和导弹，并在此基础上研制“钻石号”运载火箭。1965年11月至1967年2月，法国“钻石号”火箭将A-1、D-1人造卫星送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天事业，它是欧洲航天局的主要成员国，并承担“阿丽亚娜”号运载火箭的大部分研制工作。

欧洲航天局正式成员国有比利时、丹麦、法国、联邦德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和英国；非正式成员国有奥地利和挪威；加拿大为观察员国。由欧洲航天局研制的“阿丽亚娜-1”运载火箭于1979年12月24日首次发射成功。迄今已研制有“阿丽亚娜-1”到“阿丽亚娜-5”五种基本型和多种改进型火箭。“阿丽亚娜-4”为欧洲航天局主要运载工具，已发射80余次，失败7次，成功率在世界商用卫星运载工具中名列前茅。美国“德尔它”火箭

日本自1963年开始研制M系列固体运载火箭，共有4代。1970年日本宇宙开发事业团决定引进美国“德尔它”运载火箭技术，以发展本国的N号运载火箭。1975年9月，日本首次用N-1火箭成功地发射了“菊花-1”技术试验卫星。1994年试验成功带有氢氧燃料装置的N-2火箭。印度自行研制成功运载火箭系列SLV、ASLV、PSLV和GSLV，2001年4月印度同步轨道卫星运载火箭GSLV发射成功。

此外，英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国，均已具备利用本国制造或租用他国运载火箭来发射人造卫星的能力。

古代载人航天先驱——万户

由于火药的发明，中国人在世界上最早制造出了现代火箭的雏形。那时，虽然火箭主要被用于战争，但是，古代的设计者们并没有忘记用火箭作为实现人们飞向太空梦想的“天梯”，并进行了大胆的试验和尝试。万户，这位中国古代的兵器制造专家，以其惊人的胆略，创造出了“万户飞天”的佳话，成为我国古代载人航天活动的先驱探索者。

故事发生在公元十五世纪的中国。那是明朝宪宗皇帝成化十九年。有一位富有人家的子弟叫万户。他熟读诗书，但不去投考。因为他不爱官位，爱科学。他最感兴趣的，是中国古人发明的火药和火箭。想利用这两种具有巨大推力的东西，将人送上蓝天，去亲眼观察高空的景象。为此，他做了充分的准万户飞天备。

这一天，他手持两个大风筝，坐在一辆捆绑着四十七支火箭的蛇形飞车上。然后，他命令他的仆人点燃第一排火箭。

只见一位仆人手举火把，来到万户的面前，心情非常沉痛地说道：“主人，我心里好怕。”

万户问道：“怕什么？”

那仆人说：“倘若飞天不成，主人的性命怕是难保。”

万户仰天大笑，说道：“飞天，乃是我中华千年之夙愿。今天，我纵然粉身碎骨，血溅天疆，也要为后世闯出一条探天的道路来。你等不必害怕，快来点火！”

仆人们只好服从万户的命令，举起了熊熊燃烧的火把。

只听“轰！”的一声巨响，飞车周围浓烟滚滚，烈焰翻腾。顷刻间，飞车已经离开地面，徐徐升向半空。

正当地面的人群发出欢呼的时候，第二排火箭自行点燃了。突然，横空一声爆响。只见蓝天上万户乘坐的飞车变成了一团火，万户从燃烧着的飞车上跌落下来，手中还紧紧握着两支着了火的巨大风筝，摔在万家山上。

后来，万户长眠在鲜花盛开的万家山。当然，他进行的飞天事业停止了。

明朝以后，特别是到了近代，我国的科技事业日趋落后，以至倍受列强的欺凌。但是，万户开创的飞天事业，得到了世界的公认。美国一位叫詹姆斯．麦克唐纳的火箭专家，称中国的万户为青年火箭专家，是人类第一位进行载人火箭飞行尝试的先驱。他研制的蛇形飞车，也是人类有史以来了不起的发明。

实际上，早在明代我国便发明了二级火箭。多级火箭为我国首创，是人类火箭技术方面的重大突破，是现代多级火箭的先河。

1945年，美国火箭学家赫伯特（Herbets.Zin），在他的《火箭和喷气机》（Rockets and Jets）一书中记述说，这位快要活到15世纪的叫“Wan Hoo”的中国人，自制两个大风筝，安装在一把椅子的两边，并把买来的47支最大的火箭绑在椅子背后，自己坐在椅子上，然后命仆人按口令点燃火箭，火箭随即发出轰鸣，喷出火焰。实验家Wan Hoo在火焰和烟雾中消失了。首次进行的火箭飞行尝试没有成功。这位美国火箭学家把Wan Hoo评价为“试图利用火箭作为交通工具的第一人”。

前苏联两位火箭学家费奥多西耶夫和西亚列夫也在他们的《火箭技术导论》中，说中国人不仅是火箭的发明者，而且也是“首先企图利用固体燃料火箭将人载到空中去的幻想者”。

英国火箭专家W·麦克斯韦尔说“Wan Hoo的事迹是早期火箭史中一件有趣的重大事件”。

德国火箭学家威利·李（Willy.Lee）在他1958年出版的一本书中也说到，在公元1500年左右，Wan Hoo在“发明并试验一种火箭飞行器时，颇为壮观地自我牺牲了”。

综上所述，万户飞天是一个举世公认的事实。但由于没有找到直接转述的文字记载，所以我们说，万户飞天是一个没有完全核实的故事。我们相信这是一个完全真实的故事，因为它有可靠的技术基础，这就是我国当时辉煌的火药技术；也有可靠的思想基础，那就是中华民族的勇敢创新精神，还有强大的社会基础，拥有四大发明的华夏国土，在第二个千年的前半叶，处在世界文明和财富的最顶端。这也是得到世界公认的物质基础。

诚然，史科考证的难度很大。封建制度把许多民间的技术创造，划归“三教九流”之列，难以用书面文字形式流传。前面介绍的古代火箭发明这样重大的技术创造，很可能只是因为它牵涉到了皇帝的活动，才在正史中占有25个字的位置。但有关火箭技术本身仍一字未提。

根据约定俗成原则，我们将“Wan Hoo”译为“万户”。万户是世界上第一个利用火箭向太空搏击的英雄。他的努力虽然失败了，但他借助火箭推力升空的创想是世界上第一个，因此他被世界公认为“真正的航天始祖”，为了纪念这位世界航天始祖，20世纪70年代，国际天文联合会将月球背面一座环形山命名为“Wan Hoo”，也就是我们所说的“万户山”。

相关链接：《2001：太空漫游》

这就是于1968年问世的《2001：太空漫游》，它是太空科幻影片的第二座里程碑，它赋予太空科幻电影真正的哲学意义。影片试图揭示人类的发展是由一种神秘力量所主宰，而这力量的象征是影片里反复出现的一块历尽沧桑的磐石。在影片里外星人始终不露面，但显然比人类先进。《2001：太空漫游》是人类对未来的一种预想，是人类命运的图腾，是人们对茫茫未知的探索，它吸引着、激励着、启发着整整一代人的思考。

第二章 世界著名火箭

运载火箭是第二次世界大战后在导弹的基础上开始发展的。第一枚成功发射卫星的运载火箭是前苏联用洲际导弹改装的“卫星号”运载火箭。到20世纪80年代，前苏联、美国、法国、日本、中国、英国、印度和欧洲航天局已研制成功20多种大、中、小运载能力的火箭。主要的运载火箭有“大力神”系列、“德尔它”系列、“土星”系列、“宇宙神”系列、“东方号”系列、“阿丽亚娜”运载火箭、“长征”运载火箭系列等。

“雷神”系列运载火箭

1963年4月，“雷神”导弹退役后，被用作运载火箭的第一级（芯级），下部捆绑固体助推器，顶部串联不同的上面级，先后研制使用了20多个型号，形成了一个比较完整的运载火箭系列。“雷神”火箭被用作美国各种型号的“雷神-德尔它”系列运载火箭的第一级。能把重约1800千克的人造地球卫星发射到300～400千米高的轨道上。“雷神”系列运载火箭是在“雷神”中程弹道导弹的基础上发展起来的，主要用来发射军用卫星和早期的航天探测器，也发射过宇航局的一些科学及应用卫星。该系列包括“雷神-艾布尔”、“雷神-艾布尔星”、“雷神-博纳”、加大推力“雷神-阿金纳”等型号。“雷神”的战术技术性能数据表“雷神-艾布尔”型是三级运载火箭，综合了“雷神”中程导弹和“先锋号”火箭两者的技术，一子级是“雷神”中程弹道导弹的改型，代号为DM-18；二子级是“先锋号”运载火箭二子级的改型；三子级是固体火箭，采用阿勒格尼弹道实验室的X-248A7型动力装置。箭长27.28米，最大直径2.44米。“雷神-艾布尔星”是“雷神-艾布尔”的改进型，该火箭运载能力增大，长度缩短，结构简化，可靠性增强。该箭长24.11米，最大直径2.44米。“雷神-博纳”箭长21.56米，最大直径2.44米，是为满足美国空军发射中、小型卫星而设计的。“加大推力雷神-阿金纳D”型火箭长29米，最大直径为2.44米。是为发射大质量侦察卫星而研制的，1963年在“雷神”基础级上增加了三台固体助推器，并与“阿金纳D”的上面级组合而成的。1966年，通过增加贮箱长度，形成“长贮箱加大推力雷神”基础级。

“宇宙神”系列运载火箭

1960年1月31日，“宇宙神/半人马座”火箭第一次执行发射任务，1989年9月25日最后一次为美空军发射军事卫星，前后共进行68次发射，失败11次，任务成功率为83.82％。“宇宙神-1”运载火箭“宇宙神-1”运载火箭是由原“宇宙神/半人马座”号运载火箭改进而成的，因为考虑成本问题，两者基本组件相同，但其导引控制系统进行了重大改进，重点是可替换的模块化飞行控制单元及与飞行电脑联结的数据总线。

1990年7月25日，“宇宙神-1”运载火箭首次发射，将可观察地球磁场变化的“辐射综合效应观测卫星”送入轨道。随后为执行美空军和NASA的发射任务共制造了18枚“宇宙神-1”运载火箭。1997年4月25日，“宇宙神-1”运载火箭成功进行了最后一次航天发射。“宇宙神-1”运载火箭共执行11次航天发生任务，8次成功，3次失败，任务成功率为72.73％。“宇宙神-2”运载火箭

1988年5月，美国空军与通用动力公司签署了第二代军用发射工具的研发合同，主要希望为美国防部发射通信卫星，并可满足商业发射需求，这即是“宇宙神-2”系列运载火箭的发展基础。“宇宙神-2”运载火箭是美空军使用最为广泛的运载火箭，任务成功率为100％，并连续63次发射成功。“宇宙神-2”运载火箭由美国通用动力公司研制生产，是从20世纪50年代研制的“宇宙神”洲际导弹发展而来。它包含3个子型号：“宇宙神-2”，“宇宙神-2A”和“宇宙神-2AS”。其中改进型火箭“宇宙神-2A”和“宇宙神-2AS”的有效载荷分别达3066千克和3719千克。最新型的“宇宙神-2AS”火箭于1993年12月15日进行了首次发射。“宇宙神-2”是“宇宙神”火箭系列中最后一个在助推级上采用“一级半”结构的成员，这种独特的结构是从其原型“宇宙神”式洲际导弹的设计里继承下来的。在一级半结构中，助推级总共有三台发动机，其中两台（助推器）在上升过程中被抛弃，但其燃料箱和伺服机构则不与箭体分离。“宇宙神-2”系列中运载能力最大的型号是改进后的“宇宙神-2AS”，它是在芯级周围捆绑了4枚“卡斯托-4A”助推器的型号。

从1988年到2004年间，“宇宙神-2”的所有型号总共发射了63次，其中“宇宙神-2”基本型10次，“宇宙神-2A”23次，“宇宙神-2AS”20次。“宇宙神-2”的技术性能数据“宇宙神-3”运载火箭“宇宙神”系列运载火箭自“宇宙神-3”起，开始由国际卫星发射服务公司负责发射招商业务及火箭研发工作。它是美国洛马公司为提高商业发射市场竞争力和可靠性、降低发射成本，于20世纪90年代后期开始研制的新型运载火箭。“宇宙神-3”由“宇宙神-2”运载火箭经改进而成，由以RD-180液体发动机为核心的“宇宙神”主级、改装的“半人马座”上面级、惯性制导系统、整流罩等主要部分组成，采用无毒的液氧/煤油和液氢/液氧为推进剂，地球转移轨道（GTO）的运载能力为3700～4500千克。“宇宙神-3”火箭装备有俄罗斯制造的RD-180型发动机，目前有两种型号，即“宇宙神-3A”和“宇宙神-3B”。两种型号的区别在于3A型使用RL10A-4-1单发动机“半人马座”上面级，而3B型的上面级使用加长贮箱，并可选用一个或两个RL10A-4-2发动机，有效载荷分别可达4037千克和4500千克。

洛马公司的“宇宙神-3”火箭计划总宇宙神3共将生产29枚3A和3B型火箭，其商业发射计划和服务由国际发射服务公司（ILS）承担。2000年5月24日，“宇宙神-3A”运载火箭进行首次发射，成功地将欧洲通信卫星公司的一颗通讯卫星送入预定轨道。“宇宙神-3”未来还计划进行50次连续成功发射。“宇宙神-5”运载火箭

根据“改进型一次性运载火箭”计划简称（EELV），美国于1995年开始了“宇宙神-5”系列运载火箭的研制工作，其目的是寻求一种使用方便、费用较低的运载火箭。要求是能够将中型及重型卫星发射至地球同步轨道和低层转移地球同步轨道。“宇宙神-5”由“宇宙神-3”运载火箭改装而成。除了具有较高的飞行技术性能之外，“宇宙神-5”运载火箭还具有良好的使用参数。例如，生产一枚“宇宙神-5”运载火箭的整个周期为近15个“宇宙神-5”运载火箭月，发射准备周期总共为15～21昼夜（其中在发射场的时间为近2昼夜）。而“大力神-4”运载火箭的相应参数分别为36个月，150～240昼夜（其中在发射场的时间为近90昼夜）；“宇宙神-2AS”运载火箭相应的参数分别为24个月，42～57昼夜（其中在发射场的时间为近38昼夜）。“宇宙神-5”型两级运载火箭是洛马公司“宇宙神”火箭家族的最新成员，高约59米，研制费用超过了10亿美元。该型火箭推力强大，低轨道运载能力达20吨，比上一代火箭提高了1倍。该型火箭的另一个特点是发射准备时间短，只需提前12小时送上发射台即可，而一般火箭则需要提前几周甚至数月。此外，这种火箭发射时不用庞大的发射塔，只需一座发射架，并可在大风的条件下发射。

2002年8月21日，“宇宙神-5”型火箭在卡纳维拉尔角基地首次发射成功，将欧洲的一枚通信卫星送入了预定轨道。

2005年2月3日，一枚“宇宙神-3”型火箭从佛罗里达州的卡纳维拉尔角空军基地发射升空，将美国军方的一颗秘密间谍卫星送入了太空轨道。据悉，这是“宇宙神-3”型火箭最后一次执行发射任务。此次发射不仅标志着“宇宙神-3”型火箭的退役，也宣告卡纳维拉尔角空军基地36号发射场正式完成了历史使命。

“大力神”系列运载火箭

1960年6月由马丁公司（主承包）研制，1963年12月首次部署。在堪萨斯州（381战略导弹联队）、亚历桑那州（390战略导弹联队）、阿肯色州（308战略导弹联队）共部署54枚。

从1982年10月起，“大力神-2”开始执行退役计划，以每月一枚导弹的速度撤出，1987年底全部退役。“大力神-2”系列火箭有“大力神-2LV-4”、“大力神-2SLV”、“大力神-2S”等几种型号、“大力神-2LV-4”是为“双子星座”载人飞船计划而服务，火箭长33.22米，最大直径3.05米。“大力神-2”系列共有“大力神-2LV-4”、“大力神-2SLV”和“大力神-2S”等3种型号。截至1994年底，该系列火箭共执行17次任务，成功率100％。“大力神”运载火箭“大力神-2”的技术性能数据表全“大力神-2LV-4”是在洲际导弹“大力神-2”的基础上发展起来的，1962年初开始改型。它是为“双子星座”载人飞船计划服务的，也是“大力神”系列最早投入使用于这个计划的火箭。“大力神-2LV-4”火箭又称“双子星座运载火箭”。“双子星座-大力神-2”虽然属于航空航天局的民用计划，但是美国空军不仅直接参与火箭的研制与发射，而且还利用“双子星座”飞船的10余次飞行，进行了各种科学试验。“大力神34-D”运载火箭航空航天局选用“大力神-2”作“双子星座”飞船运载工具的原因有：第一，“大力神-2”是当时美国运载能力最大的火箭，只有它具有发射“双子星座”飞船的能力；第二，“大力神-2”采用可贮推进剂，便于操作、处理并具有长时间停放和随时发射的特点，适合于载人飞行和空间会合对接任务。

载人飞行需要满足以下4项要求：（1）适应人的生理特点；（2）提高可靠性，保障飞行绝对安全；（3）发生灾难性故障时宇航员能及时脱险；（4）改善火箭性能，提高任务成功率。

为满足以上4项要求，对“大力神-2”采取了11项改进措施：（1）增设故障探测系统；（2）改用冗余制导和控制系统；（3）改用冗余电源系统；（4）一子级改用冗余液压系统；（5）用“水星”计划的无线电制导系统代替原“大力神-2”的惯性制导系统；双子星座（6）改进推进系统；（7）改进发射场飞行中止系统；（8）改进测量系统；（9）二子级氧化剂箱前增设用于对接飞船的前裙段；（10）改进二子级仪器架；（11）取消反推火箭和游动发动机。“大力神-2LV-4”从卡纳维拉尔角10号工位发射。1964年4月8日首次飞行，截至1966年11月共进行12次飞行，成功率100％，1966年底停止使用。“大力神-2LV-4”的主要技术性能表“大力神-3”运载火箭“大力神-3”系列火箭由美国国防部主持研制，有A、B、C、D、E五种型号，可发射各种轨道卫星，有代表性的是“大力神-3C”火箭。该火箭由“大力神-3A”发展而来，主要用于发射军用同步轨道卫星。火箭最长50.6米，最大直径9.7米。“大力神-3”是美国国防部主持研制的第一种航天运载器。1961年提出设想，1962年12月开始研制，1964年9月进行首次发射。到1983年6月，“大力神-3”系列火箭执行最后一次任务为止，共发射126次，失败9次，成功率92.86％。“大力神-3”系列共有A、B、C、D、E 5种型号。该系列火箭可作单星或多星发射。发射的有效载荷有近地轨道、极轨道、地球同步轨道、高椭圆轨道、日心轨道等各种卫星。“大力神-3A”是“大力神-2”运载火箭的改型，由换用了LR-87-AJ一9和LR-91-AJ-9发动机的“大力神-2”一、二子级和新的上面级——过渡级组成。火箭于1964年9月1日首飞，飞行4次后由“大力神-3B”取代。飞行失败一次，成功率75％。“大力神-3”的主要技术性能表“大力神-4”运载火箭“大力神4号-半人马座”火箭“大力神-4”系列火箭是“大力神34D”的改型，系美国空军预备在航天飞机不能满足军需时使用的火箭。主要用于发射太阳同步轨道大型军用卫星及其它军用卫星。“大力神-4”原名“大力神34D7”，是“大力神34D”的改型，由3.1米直径7节药柱或3.2米直径3节药柱固体助推器、加长的“大力神34D”一、二子级和5.08米直径整流罩组成。火箭也可与“半人马座G”或惯性上面级配合使用，发射各种高轨道卫星。经各种组合后共有“大力神-4NUS（一型）”、“大力神-4NUS（二型）”，“大力神-4／半人马座G（一型）”、“大力神4／半人马座G（一型）”和“大力神-4／惯性上面级”等5种型号。大力神-4运载能力①CSD——联合技术公司7节药柱固体助推器；②H——赫克里士公司3节药柱固体助推器。“大力神-4”初期使用由联合技术公司化学系统部提供的钢壳7节药柱固体助推器，后期采用赫克里士公司的纤维缠绕石墨复合材料壳体高性能端羟基聚丁二烯三节药柱固体助推器，使火箭运载能力提高25％。

火箭采用麦克唐纳-道格拉斯公司的机械铣切等边三角形网格结构整流罩。分离时柔性爆炸引信和12个爆炸螺栓在0.2秒内，以4.6米／秒速度将整流罩分为3个部分。引信爆炸产生的气体和碎片收入波纹管内，防止污染卫星。火箭采用数字惯性制导系统和三轴姿态稳定系统。“大力神-4”于1984年开始研制，是空军以备在航天飞机不能满足军用需求时使用的火箭。1986年美国航天飞机失事后，空军将“大力神-4”的订货从原来的10枚增为23枚，1989年又增补26枚，现已被定为美国空军20世纪90年代的主要大型军用火箭，1990～1995年期间的年发射率原定为8～10发。火箭主要用于发射太阳同步轨道大型军用卫星KH-12、地球同步轨道大型电子情报卫星ELINT、导弹早期预警卫星DSP、三期国防通信卫星和SDI试验件等，它也将用于NASA深空发射和空间站运输等任务。“大力神-4”运载火箭主要技能表

大力神火箭于1989年6月14日进行首次发射，将导弹早期预警卫星DSD送入地球同步轨道；截至1994年底共发射11次，失败一次，成功率90.9％。

“德尔它”系列运载火箭

该型火箭因具有较强的适应性而得到广泛应用，已将200多颗不同用途的卫星和试验物送入轨道。在这些卫星中有近地、极地和高椭圆轨道卫星，也有地球同步、太阳同步、日心和月心轨道卫美国“德尔它”火箭星；有通信、导航、气象卫星；也有科学、对地观测和各种特殊用途的卫星。

它不仅是美国使用最多的运载火箭，而且已多次为英国、加拿大、日本、印度尼西亚、印度等国以及国际通信卫星组织、北大西洋公约组织、欧洲航天局等发射卫星。美国“德尔它”系列运载火箭“德尔它”运载火箭被美国国家航空航天局预定为由导弹至运载火箭的过渡时期的运载火箭，在1960～1961年应用于通讯气象科学月球探测等项目。该计划试图以其他火箭取代“德尔它”运载火箭旧有的设计，并不是加强“德尔它”运载火箭的性能，而是增加其可靠性。1959年4月美国国家航空航天局与道格拉斯航空公司签约进行12枚火箭的设计。

1969年到1978年间，“德尔它”运载火箭是美国国家航空航天局最频繁使用的火箭，在这10年间共发射了84次。美国国家航空航天局不仅使用该系列火箭发射自己的卫星，也帮美国政府发射过卫星，甚至是外国政府的卫星来履行与他国的契约。“雷神-德尔它”运载火箭的可靠性在20世纪60年代和70年代已算极高的了，在84次发射中，仅有7次是失败的（91.6％的成功率）。截止到1994年底，“德尔它”系列运载火箭共计发射227次，其中失败12次，发射成功率为94.71％。

“土星”系列运载火箭

20世纪60年代，美国为执行“阿波罗”登月计划，专门研制了“土星”型运载火箭系列。主要有“土星-1”、“土星-1B”和“土星-5”等几种型号。其中，“土星-1”为一种试验型的两级运载火箭，第一级运载装置由8台“H-1”液体火箭发动机组成，总推力为7兆牛；第二级由6台总推力为408千牛的液体火箭发动机组成。入轨高度185千米时的最大有效载荷为10.2吨。为了改进“土星”火箭并确定“阿波罗”飞船的总体方案，“土星-1”于1961年至1965年从卡纳维拉尔角共发射10次，其中有5次把“阿波罗”飞船的主体模型发射入轨。“土星-1B”是为在近地轨道试验载人和不载人的“阿波罗”飞船而研制的。它也是两级运载火箭，第一级和第二级均为“土星-1”的改进型，但在第二级配备了一台用液氧／液氢作推进剂的J-2发动机，推力1.023兆牛。这样，使火箭在“土星-5”运载火箭入轨高度为195千米时，最大有效载荷达到18.1吨。在1966～1975年间，“土星-1B”在卡纳维拉尔角共发射9次，均获成功。“土星-5”运载火箭是美国“土星-1B”运载火箭的改进型，主要改进是在“土星-1B”的基础上增加了第三级，是“土星”系列运载火箭的最后一种型号。“土星-5”运载火箭是专为在近地和近月轨道试验“阿波罗”飞船的全套设“土星-5”运载火箭备，以及将航天员送往月球而研制的。

由于“阿波罗”飞船总重达46吨，高25米，最大直径6.6米，要把这么重的飞船以第二宇宙速度将其送入月球轨道，以往任何一种运载火箭都无法胜任。为此，专门研制的“土星-5”三级运载火箭称得上是一个重量级的航天“大力士”，它全长85米，直径10米，起飞质量达2950吨，起飞推力达35211千牛，总功率约1.47亿千瓦，相当于200万辆普通大轿车功率的总和。“土星-5”运载火箭与“阿波罗”登月飞船组装在一起后，高达110.64米，相当于36层楼房高，运载能力在逃逸轨道时为50吨。1967年11月9日首次发射不载人的“阿波罗-4”成功后，于1968年12月21日进行首次载人飞行发射，将阿波罗8号成功地送入绕月球运行轨道。从1967～1973年间，“土星-5”从卡纳维拉尔角共发射13次，全部成功。其中有10次是运载“阿波罗”载人飞船进入预定轨道。“土星-5”运载火箭

“东方号”系列运载火箭

前苏联“东方号（ракета-носитель “Восток”）”系列运载火箭是世界上第一种载人航天运载工具，它开创了人类航天的新纪元，创造了多个“世界第一”：发射了第一颗人造卫星，第一颗月球探测器，第一颗金星探测器，第一颗火星探测器，第一艘载人飞船，第一艘无人载货飞船等。它也是世界上发射次数最多的运载火箭系列。“上升号”结构图

该系列主要包括“卫星号”、“月球号”、“东方号”、“上升号”、“联盟号”、“进步号”和“闪电号”等型号。后四种火箭又构成了“联盟号”子系列，其中“上升号”是“联盟号”的初始型号，“进步号”是“联盟号”用于发射无人货运飞船的基本型，“闪电号”是三级“联盟号”火箭的别名。“东方号”系列是目前世界上发射次数最多的运载火箭系列。“联盟号”是“东方号”的一个子系列，主要发射“联盟号”载人飞船、“进步号”载货飞船。“卫星号”火箭“卫星号”是“东方号”系列的第一种型号，是在P-7洲际弹道导弹的基础上改进而来的。它奠定了前苏联航天运载工具发展的基础。该火箭由芯级火箭和4台侧挂助推火箭并联捆绑而成，全长29.17米，最大直径10.3米，起飞质量达267吨，低地轨道有效载荷能力1327千克。为了控制航向，火箭另外安装了12台可摆动的小型游动发动机。火箭发射时，5台发动机同时点火工作。飞行中，4台助推火箭先行熄火和分离，芯级发动机继续工作，直到把卫星送入轨道。“卫星号”火箭成功发射了3颗人造卫星。1957年10月4日，它成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。以“卫星号”为基础，加上不同的上面级，就构成了“东方号”系列中的其他型号。“月球号”“月球号”是“东方号”系列的第二种型号，因发射“月球号”探测器而得名。它是世界上第一种发射月球探测器的火箭，因而也是第一种达到第二宇宙速度的运载火箭。它是在“卫星号”的“月球号”月球探测器基础上增加一个上面级改型而成的，全长33.5米，最大直径10.3米，环月轨道运载能力为360千克。它主要用于发射“月球号”探测器。1958年5月1日首次发射失败，次年1月2日首次成功地把“月球一号”探测器送入离月球最近距离为5000千米的日心轨道，成为第一颗人造行星。1959年9月12日，它又将“月球二号”探测器送到月球，首次实现月球表面硬着陆。“东方号”火箭“东方号”是世界上第一种载人航天运载火箭。它由“卫星号”和“月球号”发展而来，主要是增加了一子级的推进剂质量和提高了二子级发动机的性能。“东方号”火箭全长38.4米，最大直径10.3米，低地轨道运载能力为4730千克，太阳同步轨道运载能力为1150千克。中心的两级火箭，一子级长28.75米，二子级长2.98米，呈圆筒形状。发射时，芯级火箭发动机和4台助推火箭发动机同时点火。大约两分种后，助推火箭分离脱落，主火箭继续工作两分钟后，也熄火脱落。接着末级火箭点火工作，直到把有效载荷送入绕地球的轨道。1960年5月15日，“东方号”首次成功地进行了不载人卫星式飞船的发射。“东方号”火箭是因发射“东方号”宇宙飞船而得名的，1961年4月12日，“东方号”宇宙飞船把世界上第一位宇航员尤里·阿列克谢耶维奇·加加林（Юрий Алексеевич Гагарин）送上地球轨道飞行，并安全返回地面。这是人类成功发射的第一艘载人飞船，开创了载人航天的新纪元。到1963年6月16日，它共发射运载6艘载人飞船。其后，“东方号”主要用于发射侦察、气象和地球资源卫星“东方号”火箭等。到1988年12月，它共发射149次，失败3次。历史上，“东方号”曾发生过两次严重的爆炸事故，造成215人丧生的惨剧。一次是1960年10月24日，“东方号”在拜科努尔发射场41号发射台准备发射月球探测器时发生爆炸，包括前苏联国防部副部长、火箭部队司令涅杰林元帅（Маршал Неделин）以及在场的工程技术人员共计165人全部丧生。另一次是加加林1980年3月18日，“东方号”在普列谢茨克发射场的发射台上加注推进剂并进行最后测试时再次发生爆炸，造成50名士兵死亡。

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