书城科普读物智慧百科(航天卷)
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第21章 神舟系列宇宙飞船(2)

“长征3号”运载火箭是在“长征2号”火箭基础上于1984年研制成功的,增加的第三级采用低温高能液氢液氧发动机。火箭全长44.86米,一、二级直径3.35米,三级直径2.25米,起飞重量204.88吨,同步转移轨道运载能力为1.6吨。“长征3号”火箭的成功发射,标志着中国运载火箭技术跨入世界先进行列,是中国火箭发展上的一个重要里程碑。它首次采用了液氢、液氧作火箭推进剂;首次实现火箭的多次启动;首次将有效载荷送入地球同步转移轨道。

“长征3号”运载火箭是在“长征2号”火箭基础上于1984年研制成功的,增加的第三级采用低温高能液氢液氧发动机

“长征3号A”火箭长52.52米,最大直径3.35米,起飞重量240吨,主要运载地球同步转移轨道的有效载荷,也可以运载低轨道、极轨道或逃逸轨道的有效载荷。

“长征3号B”火箭是在“长征3号A”和“长征2号E”火箭的基础上研制的大型三级液体捆绑火箭,芯级基本上就是“长征3号A”,而助推器及其捆绑结构则与“长征2号E”相同。“长征3号B”火箭的主要任务是发射地球同步转移轨道的重型卫星,亦可进行轻型卫星的一箭多星发射或发射其它轨道的卫星。火箭长54.84米,最大直径8.45米,地球同步转移轨道的运载能力为5.0吨。

“长征3号C”则是在“长征3号B”的基础上,减少了两个助推器并取消了助推器上的尾翼。其主要任务是发射地球同步转移轨道的有效载荷,可以进行一箭多星发射或发射其它轨道的卫星。火箭长54.84米,最大直径8.45米,地球同步转移轨道的运载能力为3.7吨。

中国“长征四号”系列运载火箭

长征4号火箭

“长征4号”系列运载火箭包括“风暴1号”、“长征4号”、“长征4号A”、“长征4号B”等火箭。

“风暴1号”为两级液体火箭,主要用于发射低轨道卫星,并成功完成一箭三星的发射任务。火箭长32.57米,最大直径3.35米。1982年停止使用。

“长征4号”是在“风暴1号”基础上研制的三级常规运载火箭,作为发射地球同步转移轨道卫星运载火箭的另一方案,其后改型为“长征4号A”,用于发射太阳同步轨道卫星。火箭长41.9米,最大直径3.35米。

“长征4号B”是在“长征4号A”基础上发展的一种运载能力更大的运载火箭,主要用于发射太阳同步轨道的对地观察应用卫星。火箭长45.58米,最大直径3.35米。

俄罗斯主要运载火箭

“东方号”系列火箭

俄罗斯东方号运载火箭

“东方号”系列火箭是世界上第一批航天运载系列火箭,包括“卫星号”、“月球号”、“东方号”、“上升号”、“闪电号”、“联盟号”、“进步号”等型号,后四种火箭又构成了“联盟号”子系列火箭。

俄罗斯“东方号”系列火箭“东方号”运载火箭是对“月球号”火箭略加改进而构成的,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。这种火箭的中心是一个两级火箭,周围有四个长19.8米,直径2.68米的助推火箭。中心两级火箭,一子级长28.75米,二子级长2.98米,呈圆筒形状。发射时,中心火箭发动机和四个助推火箭发动机同时点火。大约两分钟后,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轨道。东方号火箭因发射“东方号”宇宙飞船而得名。1961年4月12日,把世界上第一位宇航员加加林送上地球轨道飞行并安全返回地面。

“联盟号”火箭

运载火箭

“联盟号”火箭是“联盟号”子系列中的两级型火箭,通过挖掘“东方号”火箭一子级的潜力和采用新的更大推力的二子级研制而成,因发射联盟系列载人飞船而得名。最长49.52米,起飞重量310吨,近地轨道的运载能力为7.2吨。

“能源号”火箭

“能源号”运载火箭是前苏联的一种重型通用运载火箭,也是目前世界上起飞质量与推力最大的火箭。“能源号”运载火箭的主要任务有:发射多次使用的轨道飞行器;向近地空间发射大型飞行器、大型空间站的基本舱或其它舱段、大型太阳能装置;向近地轨道或地球同步轨道发射重型军用、民用卫星;向月球、火星或深层空间发射大型有效载荷。

“能源号”运载火箭长约60米,总重2400吨,起飞推力3500吨,能把100吨有效载荷送上近地轨道。火箭分助推级和芯级两级,助推级由四台液体助推器构成,每个助推器长32米,直径4米;芯级长60米,直径8米,由四台液体火箭发动机组成。发射时,助推级和芯级同时点火,助推级四台助推火箭工作完毕后,芯级将有效载荷加速到亚轨道速度,在预定的轨道高度与有效载荷分离。然后有效载荷靠自身发动机动力进入轨道。“能源号”运载火箭成为前苏联运载火箭发展的一个里程碑。

“天顶号”

“天顶号”是前苏联的一种中型运载火箭,主要用来发射轨道高度在1500km以下的军用和民用卫星,经过改进的“联盟号”TM型载人飞船和“进步号”改进型货运飞船,“天顶号”2型是两级运载火箭,其一子级还被用作“能源号”火箭助推级的助推器。“天顶号”3型是三级运载火箭,它在2型的基础上,增加了一个远地点级,用于将有效载荷送入地球同步轨道、其它高轨道或星际飞行轨道。2型与3型用的一子级和二子级是相同的,“天顶号”是前苏联继“旋风号”后第二个利用全自动发射系统实施发射的运载火箭。在发射厂,火箭呈水平状态进行总装、测试、转运至发射台,所有发射操作都是按照事先确定的程序自动进行的。“天顶号”2型最大长度57米,最大直径3.9米。“天顶号”3型最大长度61.4米,最大直径3.9米。

“质子号”系列运载火箭

2004年10月12日,哈萨克斯坦拜科努尔(Baikonur)发射中心,质子号(Proton)系列运载火箭和美国“AMS-15”型通讯卫星在发射基地

“质子号”系列运载火箭是前苏联第一种非导弹衍生的、专为航天任务设计的大型运载器。在“能源号”重型火箭投入使用以前,该型号是前苏联运载能力最大的运载火箭。“质子号”系列共有三种型号:二级型、三级型和四级型。二级型“质子号”共发射了三颗“质子号”卫星,此后便停止使用。火箭全长41米,最大直径7.4米。三级型“质子号”主要用于“礼炮号”、“和平号”等空间站的发射。火箭全长57米,最大直径7.4米。四型级“质子号”主要用于发射各种大型星际探测器和地球同步轨道卫星。火箭全长57.2米,最大直径7.4米。

美国主要运载火箭

着名火箭专家冯·布劳恩主持研制的丘比特C运载火箭把美国第一颗人造卫星探险者1号送上了太空飞行。1958年2月1日,布劳恩用丘比特导弹改装的运载火箭,开辟了美国征服太空的新纪元。美国先后用几种中程和洲际导弹,经过改进研制成为雷神,宇宙神,大力神以及德尔塔等几种不同用途的运载火箭。

雷神运载火箭

雷神液体火箭本身推力为78吨,加上阿金纳上面级,总长23.2米,最大直径2.44米,起飞重量56吨,能把700多千克的卫星送上500千米左右高的地球轨道。为了增加运载能力,有时在它周围捆绑上3台固体助推火箭,使其运载重量提高到1吨。雷神是美国发射早期小型卫星如发现者号的运载火箭,从1959年以来发射400多次,现已不常用。

宇宙神运载火箭

宇宙神系列运载火箭

宇宙神系列火箭,由美国通用动力公司制造,已连续生产30多年。火箭长25.1米,直径3米,起飞重量120吨。目前经常使用的是宇宙神-阿金纳D号和宇宙神-半人马座号两种型号。前者重129吨,能把2吨重的有效载荷送入500千米高的地球轨道;后者重139吨,近地轨道的最大运载能力为4吨。它们除作为月球号和火星号星际探测器的运载工具外,曾用来发射过通信卫星和水星号载入飞船。自1959年以来,已发射500多次,是使用最广泛的一种运载工具。

德尔塔系列运载火箭

美制“德尔塔”-4大推力重型运载火箭

德尔塔系列火箭由美国科麦道公司研制生产,至今已发射180多次。德尔塔号三级火箭有两种型号,总长38.4米,起飞重量分别为220吨和230吨。一种是同步转移轨道运载能力为1.4吨,另一种是同步转移轨道运载能力为1.8吨。德尔塔火箭于1960年5月首次发射,它先后发射过先驱者号探测器,泰罗斯气象卫星,云雨号卫星,辛康号卫星,国际通信卫星Ⅱ,Ⅲ号等。

大力神系列运载火箭

大力神系列火箭由马丁·玛丽埃特公司研制生产,共有6种型号。大力神3火箭长45.75米,直径3米,发射重量680吨。各型大力神火箭的有效载荷分别是:3A为3.6吨,3B为4.5吨,3C,3D,3D和3E均为15吨。最大的大力神34D长达62米,最大直径5米,发射地球同步转移轨道卫星的运载能力达4.5吨。大力神系列火箭至今已有150多次发射纪录。它主要发射各种军用卫星,也发射了太阳神号,海盗号,旅行者号等行星和行星际探测器。目前,宇宙神,德尔塔和大力神运载火箭已进入国际发射市场。

土星号登月火箭

1961年4月20日,美国总统提出研制登月火箭的设想,并询问60年代能否把人送上月球。当时布劳恩斩钉截铁地回答:“行!”于是,在布劳恩的主持下,开始实施土星巨型登月火箭研制计划。1964年至1967年,相继研制成功土星1,土星1B,土星5等几种型号。

美国阿特拉斯火箭

1964年首先研制成功土星1号两级火箭。火箭长38.1米,直径5.58米,发射重量502吨,近地轨道的有效载荷为10.2吨。它曾用来试验发射阿波罗飞船模型。

1966年研制成功它的改进型土星1B号两级火箭。火箭长68.3米,直径6.6米,发射重量590吨,最大有效载荷18.1吨。从1966年到1975年共发射9次,除作运载阿波罗飞船试验外,还3次将宇航员送上天空实验室空间站和1次发射阿波罗载人飞船与前苏联的联盟号飞船对接联合飞行。

1967年世界上最大的一种运载火箭土星5号问世。它是三级火箭,长85.6米,直径10.1米,起飞重量2950吨,近地轨道的有效载荷达139吨,飞往月球轨道的有效载荷为47吨。从1967年到1973年共发射13次,其中6次将阿波罗载人飞船送上月球,在航天史上写下了最为光辉的一页。

欧洲主要运载火箭

阿丽亚娜格林尼治时间2005年10月13日22时32分,一枚欧洲阿丽亚娜5普通型火箭(Ariane5G)从法属圭亚那库鲁航天发射中心起飞,将搭载的法国军事通信卫星Syracuse3A和美国商用通信卫星Galaxy15送上太空。发射阿丽亚娜五型火箭约30分钟后,Syracuse3A卫星率先被火箭释放;又过了10分钟,Galaxy15卫星也被展开。随后,这两颗卫星先后进入各自的同步转移轨道,表明这次发射获得成功。这次发射,是Ariane5型火箭第19次成功发射,也是阿丽亚娜空间公司在2005年的第3次发射。阿丽亚娜发射装置为欧洲提供了一个进入空间的独立途径,而这是欧洲全面战略中的一项主要目标。此外还包括由欧洲提供卫星、地面站、高技术服务和其他应用。阿丽亚娜运载装置从其商业额来说已经成为了欧洲最显着的空间成就,并使欧洲在世界商业市场上占了约60%的份额。它在生产和发射活动中产生的经济效益是各国政府在研制阿丽亚娜1~4系列中所作投资的三倍以上。

日本主要运载火箭

日本研制的中型运载火箭有N-1和N-2两个型号。1970年10月,日本宇宙开发事业团决定引进美国德尔塔号运载火箭的技术来发展本国N号运载火箭。除第二级外,火箭各级和制导系统都采用引进的技术。N-1型火箭是4级火箭,全长33米,起飞重量约90吨。第一级沿用德尔塔号火箭标准型的第一级,直径2.44米,推力755千牛,推进剂为液氧和煤油,发动机工作时间218秒。在第一级的四周捆绑3台固体火箭助推器作为助推级或零级,起飞推力达1450千牛。第二级由日本自行研制,采用挤压式液体火箭发动机LE-3,推进剂用混肼50和四氧化二氮,推力53千牛,工作时间246秒。第三级用德尔塔号火箭的第三级,球形固体火箭发动机的推力约38.7千牛,工作时间40秒。N-1型火箭的运载能力约为1000千克(200千米高的圆轨道)和130千克(地球静止卫星轨道)。N-1型火箭于1975年9月9日首次发射试验卫星成功,先后用N-1型火箭发射了7颗卫星。1976年开始将N-1型改进成N-2型火箭,主要的改进是第一级推进剂贮箱加长,零级的固体火箭助推器由3台增至9台,第二级直径加大到2.44米。N-2型火箭长35.36米,重134.7吨,运载能力提高到350千克(地球静止卫星轨道)。1981年2月首次试飞成功,开始用来发射地球静止卫星。从1981年起,日本在N-2型火箭的基础上研制运载能力约大一倍的H-1型火箭。H-1型仍用N-2型的零级和第一级,第二、三级改用日本自行研制的液氧液氢级和固体第三级。1986年8月13日发射第一枚H-1火箭,1994年2月4日发射H-2火箭,获得成功。