征服未來:向太空的長征

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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）在發動機的燃燒室裡燃燒，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於軍事和國防。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。二戰結束後，美、蘇兩國紛紛趕到佩內明德工廠搶人、搶裝置和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。結果因在發射臺上爆炸而失敗了。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。僅接著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。

接著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年美國總統肯尼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，在月球上軟著陸；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著陸。當宇航員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。

隨著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。

世界各國典型的運載火箭

（1）大力神（Titan）系列運載火箭

美國大力神運載火箭系列由大力神2洲際導彈發展而來，1964年首次發射，曾將雙子星座載人飛船送入太空。該系列由大力神…2、大力神…3、大力神…34、大力神…4和商用大力神…3等型號和子系列組成，目前正在使用的是大力神…2和大力神…4。大力神…2用來用來發射電子情報衛星、軍事氣象衛星等載荷。大力神…4分為4A型和4B型兩種，目前使用的是4B型，主要用於發射太陽同步軌道或地球靜止軌道大型軍用衛星、民用衛星和載人飛船。它的最大近地軌道運載能力為，地球同步轉移軌道運載能力為。

（2）宇宙神（Atlas）系列運載火箭

美國宇宙神系列運載火箭系列於1958年12月18日首次發射，曾經發射過世界第一顆通訊衛星、美國第一艘載人飛船等，迄今為止該系列共發展了17種型號。目前正在使用的主要有宇宙神…2A、宇宙神…2AS和宇宙神…3。宇宙神…3是向宇宙神…5過渡的一個子系列，分為3A型和3B型，其地球同步轉移軌道運載能力分別為和。宇宙神…3A於2000年5月24日