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第9章 世界航天人物(4)

A-4导弹即著名的V-2火箭(导弹),它与V-1等火箭一起,是希特勒德国在第二次世界大战中使用的新式武器。从1944年6月到1945年3月,德军向英国伦敦和比利时的安特卫普港发射V-1和V-2导弹共12000多枚,造成巨大的人员伤亡和财产损失。现在运载火箭和导弹已在许多国家得到发展,但它们在结构原理上仍然与V-2导弹雷同。

二次世界大战末期,布劳恩和德国的主要火箭专家向美军投降,并来到美国。从此,布劳恩在美国的火箭和航天事业中发挥着举足轻重的作用。他先后研制出“红石”、“丘辟特”、“潘兴”等近程导弹,“雷神”、“宇宙神”、“大力神”等中程和中远程导弹。

布劳恩对载人航天很感兴趣,早在1947年1月,就用V-2火箭将果蝇送人高空进行实验,并成功地回收。1948年6月,他完成了《火星计划》一书,论述了到火星旅行的分阶段运输的设想。1952年他还提出了“轮状旋转航天站”和三级火箭飞船等设想。

1957年10月4日,苏联发射第一颗人造地球卫星以后,美国原定发射卫星的火箭还未过关,是布劳恩领导研制的“丘辟特”导弹应了急,于1958年2月1日发射成功美国的第一颗人造地球卫星。

1961年4月12日,苏联首先把加加林送人太空后,还是布劳恩领导研制的“土星5”号火箭,保证了美国“阿波罗登月计划”的成功,在1969年7月20日,实现了首次把人送上月球的夙愿。

多恩伯格

多恩伯格,1895年9月6日出生在德国黑森州吉森城的一个富商家庭。少年时代在本地上学,1911年至1914年在吉森学校读书。1914年应征人伍,在陆军服役。1918年,任炮兵中尉的多恩伯格被美国海军陆战队俘虏,在法国南部的战俘营中关了两年。第一次世界大战后,多恩伯格获释,回到陆军工作。后来,他被德国军械局保送进入柏林理工学院深造,攻读机械工程专业,1927年毕业。1930年获硕士学位,然后又回到军械局接受研究火炮的任务。这样的学历和经历为他从事火箭研究打下了基础。

多恩伯格在军械局崭露头角。当时,陆军军械研究部长贝克尔少将是一名导弹专家,正领导火箭研究工作。他发现了多恩伯格的才华,1930年便任命多恩伯格为陆军导弹军需专家霍尔特希上尉的助理,负责研制固体火箭武器系统。多恩伯格阅读和研究了大量有关火箭的资料,设计了口径为10~32厘米、质量为50千克的固体燃料火箭,射程有几千米,在哥尼斯靶场试验成功。这种火箭以他的名字命名为“多氏”投射器,在二战中投入使用,发射了约250万枚。

在1930年,德国已具备了发展液体燃料火箭的条件。多恩伯格对当时德国宇宙旅行协会和分散的五个液体燃料发动机研究小组作了实地调查,预测到液体火箭有着不可忽视的军事潜力,同时发现了一批富有才能的研制人员,如瓦利尔、里德尔、鲁道夫等人,特别是布劳恩这位对火箭很有抱负、不畏艰险且极富钻研精神的年轻人。他把这些有志者吸收到他负责的液体燃料发动机研制小组,集中力量发展液体火箭事业。

1932年,多恩伯格在库麦斯多夫炮兵靶场建成液体燃料火箭试车台。他将布劳恩从陆军固体火箭试验场调到新建的库麦斯多夫液体火箭试验站工作,同时把德国宇宙旅行协会的大部分成员和柏林理工学院的一批科学家聘请到这里,集智研制液体火箭。在多恩伯格的组织领导下,布劳恩研制成功一台小型液体燃料发动机,并立刻被提升为技术研究部主任;其他做出成绩的科技人员也都被安置在各个关键岗位。同年12月21日,布劳恩在库麦斯多夫试车台上试验一台液体燃料发动机,点火后发生爆炸,毁坏了试车台,好在未伤及到人。在场的多恩伯格并未责怪布劳恩和科技人员,而是勉励他们继续努力。后来不到一个月,布劳恩领导的研究小组组装成一枚完整的火箭,采用液氧和酒精作燃料,把火箭发动机的推力从2891牛提高到9786牛。这枚称被为A-1的火箭在多恩伯格的指挥下诞生了。

这时,多恩伯格考虑到库麦斯多夫试验场不能适应大型军用火箭的研制需要,决定另外开辟新的研制机构和基地。后来选定了位于波罗的海边上的乌泽多姆岛作为新的火箭试验场,因为这里远离居民区,森林茂密,易于隐蔽,海陆交通都较方便,是火箭试验的理想场所。经批准后,多恩伯格在这个占地29平方千米的小岛上建起了世界上最早最大的火箭试验场,后来闻名于世的佩内明德火箭研究中心就设于此。这里建有现代化的超声速风洞试验设备、推力为1957千牛的静态试车台、火箭材料实验室、液氧制造厂、大型生产装配车间等,距离火箭制造厂3千米左右的地方就是火箭发射试验场。多恩伯格被任命为德国陆军军需委员会火箭研究部主任兼佩内明德火箭研究中心司令员,统管德国三军分散的火箭研制工作。他在贝克尔将军的直接领导下,全权负责指挥火箭研制工作。

1940年后,德国当局赋予多恩伯格全面领导火箭的研究、发展、生产、部队训练、交付使用以及拟订、审批经费预算等工作,扭转了三军各搞一摊的混乱局面。多恩伯格后来回忆说:“我在接受任务后的最初几年,全权负责,独揽大权,只向军械局长汇报工作。从1943年开始,向最高司令部司令员汇报,到1944年便直接向帝国元首汇报。”多恩伯格将全部精力放在技术决策、制订计划和组织工作上,全力以赴地抓好新型火箭武器的研制、试验和生产,大大提高了工作效率。由于实行统一指挥,避免了研制工作重复,易于组织协调,从而加快了火箭武器的研制和装备进程。

德国当局由于战争的需要,希望尽快研制出火箭。多恩伯格也曾说过:“我当时并不追求很理想的火箭,只要能上天就行。”开始,由于V-2火箭的零部件质量难以保证,又没有制导系统,因此其可靠性和命中精度都较差。多恩伯格又着重组织研究了无线电定向装置,改进了推进系统的关机机构,火箭的可靠性由最初的30%提高到了78%。此命中精度只能用于袭击大城市、港口等大目标。后来,多恩伯格还领导研制了一种叫“瀑布”的超声速地空导弹,但只试射了约50枚,没有投入批量生产。在他大胆而精心的组织下,1942年后成功研制出了V-1飞航式导弹和V-2弹道式导弹,将液体火箭推进到实用的战争舞台。在第二次世界大战结束之前,共发射V-1导弹8070枚、V-2导弹约4000枚。但是最先进的火箭武器也挽救不了德国法西斯覆灭的命运。

1945年5月9日,德国五条件投降,多恩伯格作为战俘被送到英国伦敦监狱关押两年。1947年,他获释到美国德顿的赖特帕森空军基地任导弹设计顾问,撰写了约50份有关火箭技术未来发展的材料。1950年,他受聘于美国贝尔航空公司,用3年时间完成第一架火箭飞机X-1的研制和试验飞行。后来还设计出作为“宇宙神”火箭上面级的“阿金纳”液体火箭,其在发射照相侦察卫星中屡建功勋。

20世纪60年代后期,多恩伯格为美国航空航天局制订了航天飞机的研究方案,同时建议美国要有效地组织宇航研究,指出宇宙航行在军事上意味着作战领域的扩大,在政治上意味着国家威望的提高,在科学上将大大丰富科学家的知识领域。而且他还根据自己一生领导研制火箭的经验,提出美国宇航研究要遵循的原则和标准。这些对美国导弹武器和宇航事业的发展都有一定影响。

早在1942年10月3日,V-2导弹研制发射成功的时候,多恩伯格在佩内明德对部下发表讲话时就指出:“可以说我们已把火箭射人宇宙空间,并且首先使用了宇宙空间作为地球上两点的桥梁。我们已证明火箭推进对宇宙航行是切实可行的,这在科学技术史上有着决定性的意义。除了陆路、海上和空中交通外,现在还可加上无限辽阔的宇宙空间作为未来星际航行的一个新领域,这是宇宙航行新纪元的曙光!”因此,美国科学家施韦策对多恩伯格一生贡献的评价是:如果说有过一个人获得宇宙中的公民称号,那么,他就是瓦尔特·多恩伯格,因为他把一项军事任务变为了迈向太空的开端。

格鲁什科

格鲁什科于1908年9月2日诞生在敖德萨,从小爱读天文学书籍和科学幻想小说,对天空充溢着神秘的遐想。在敖德萨古布索夫帕特中学上学期间,对星际航行产生兴趣,涉猎了有关航天和天文方面的知识,还参加了天文观测台的观测活动。16岁时,在《敖德萨消息报》上发表《从地球征服月球》等文章,提出如何利用喷气技术征服月球的大胆构想。1925年,他考入列宁格勒大学数理系学习,随后在天文观测方面取得优异成绩,并在宇航领域做一些设计工作。1928年,格鲁什科写了《利用太阳能作动力源的电热火箭发动机推进的航天器》的毕业论文,第二年又提出了这种航天器的设计方案。这篇论文受到普遍好评,因而他在1929年毕业时被推荐进入列宁格勒气动力实验室工作。齐奥尔科夫斯基在这一时期的著作中曾多次提到这位富有才华的青年。

1929年,格鲁什科倡议成立液体火箭发动机研究小组,同时他关于电热火箭发动机的设计方案通过了专家评审。他的小组通过理论分析和实验验证,于1932年试验了世界上最早的实验型电热火箭发动机。在此期间,他领导的研究小组进行了液体火箭发动机的理论与实验研究,解决了发动机研制中遇到的一系列难题,做了许多开创性的工作。1930年,他建议用硝酸、四氧化二氮、过氧化氢等作推进剂在发动机上做试验,还设计了燃烧室的特型喷管以及二氧化锆、氧化镁等隔热涂层,并用于发动机进行试验。他领导设计的苏联最早的实验型火箭发动机(代号为OPM)成功地进行了试车,OPM-1和OPM-2发动机使用烃与四氧化二氮混合液体推进剂,推力达到196牛。1932年又继续改进这两种发动机。他提出改用双组元自燃推进剂,并先后用不同的推进剂组合对OPM-4至OPM-22液体发动机试车53次。1933年又成功试验了使用硝酸、煤油推进剂的OPM-23至OPM-52发动机,其中OPM-50和OPM-52的推力分别达到1471牛和2942牛,能把火箭垂直发射到2千米至4千米的空中。此外还成功设计了向OPM-52发动机输送推进剂的带离心泵的涡轮泵装置。格鲁什科成为苏联液体火箭发动机的主要设计师,这些最初尝试充分显示出他的非凡创造才能。

1933年9月,列宁格勒气动力实验室与喷气推进研究小组合并组建了喷气推进研究所。

格鲁什科认为,宇宙航行的基础是动力工程,如果不能很好地解决与之相关的技术问题,那么宇宙航行只能是幻想。

他说:“齐奥尔科夫斯基从理论上解决了宇宙航行问题,而我的任务就是把这些理论变为现实,所以搞火箭发动机就成为我一生奋斗的目标。”

格鲁什科在喷气推进研究所负责研制液体火箭发动机。在1934年至1938年间,OPM系列发动机获得进一步发展。其中一项主要成就是他设计试验了苏联最早的燃气发生器和OPM-65发动机。这种发动机采用硝酸和煤油推进剂、钢制燃烧室、扩散形喷管,利用氧化剂进行再生冷却,可以多次启动,在试车台上做过65次地面试验。经过改进,这种发动机于1939年和1940年装在火箭上做了飞行试验。1938年,苏联的肃反扩大化殃及喷气推进研究所,格鲁什科也未能幸免,被送到莫斯科的一个特种工厂。但他仍在监督下继续从事他的液体火箭发动机的研究工作,研制出了4个燃烧室的泵压式液体火箭发动机。

1941年,格鲁什科被解除监督,担任液体火箭发动机设计局的总设计师。1942年,他同请求调进设计局的科罗廖夫一起,精诚合作,相互支持,开展大推力高性能液体火箭发动机的研究工作。在第二次世界大战中,格鲁什科的研制受到一定影响,但工作并未停止。1945年6月5日,苏军占领了德国在诺德豪森的V-2火箭生产工厂和佩内明德火箭试验基地,格鲁什科被派往现场接收试验设备和图纸资料。1945年9月6日,格鲁什科指导德国遗留的V-2火箭发动机的试车,并同科罗廖夫一起领导恢复V-2火箭的仿制生产。在此基础上,1946年10月他们将V-2火箭的重要设备、图纸资料以及俘获的少许德国工程技术人员带回苏联,同原来的研制成果结合起来,推动现代火箭技术的发展。

战后苏联成立了弹道式火箭研制机构,科罗廖夫担任弹道式火箭的总设计师,格鲁什科则被任命为发动机系统的总设计师,两人配合默契,从仿制V-2的P-1火箭开始,加快苏联的火箭研制进程。1947年10月10日,格鲁什科主持仿制的P-100发动机装在P-1火箭上首次试飞成功。1949年9月25日又把改进后的PA-101发动机装在P-2火箭上进行了成功的飞行试验。到1953年,P-5中程火箭用的PR-103发动机研制完成。这时格鲁什科认识到,V-2火箭发动机的潜力已基本耗尽,要突破大推力发动机,需要探索新的途径。

1953年,苏联开始研制P-7洲际火箭,最大的难题就是要攻破大推力和高可靠的液体发动机。科罗廖夫和格鲁什科一起研究,确定P-7火箭采用捆绑式火箭和发动机多管并联的方案,格鲁什科全力投入到P-7火箭助推级用四台Pn-107发动机和芯级用一台PR-108发动机的研制工作中。他呕心沥血,历尽艰辛,克服了发动机燃烧不稳定、耐高温材料与结构、燃烧室波纹板高温钎焊等一系列难题,终于研究出了当时世界上性能最好的大推力发动机,先后于1957年8月21日装在P-7洲际火箭上和同年10月4日装在改装的“卫星”号运载火箭上发射飞行成功,把世界上第一颗人造卫星顺利地送入地球轨道。格鲁什科主持研制的两种液体火箭发动机奠定了苏联火箭技术发展的坚实基础,创造了永载航天史册的重大功绩。

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