[科普中国]-东方号运载火箭

苏联发射第一颗人造卫星和第一艘载人飞船的运载火箭。由卫星号运载火箭加一个第三级组成。火箭的全部研制工作由 S.P.科罗廖夫总设计师领导。V.P.格鲁什柯、S.A.科兹贝克和 N.A.皮留金分别领导的3个设计局负责研制第一、二级发动机，第三级发动机和制导系统。

“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，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绕地球的轨道。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。

这种运载火箭于1959年1月首次试飞,将“月球号”自动星际站送上了近月球轨道。在以后的两年中,火箭又以两级和三级结构进行了9次航天器发射试验,其中有4次是载有动物卫星舱的发射和回收试验。据美刊报导,至少有一次回收试验遭到失败。直至1961年4月12日,才把苏联第一名宇航员加加林送上地球轨道,并安全返回地面。这标志着这种运载火箭已研制成功。由于这种火箭第一次正式发射了“东方号”宇宙飞船,因此它也被命名为“东方号”运载火箭。据外刊报导,这种运载火箭至今仍在使用。从它的首次试验起到1980年底止,总共发射了85个航天器,其中包括载人飞船5艘、月球探测器3个、部分轨道轰炸系统2个以及几十颗照相侦察犷气象和科学研究等卫星。1

东方号有月球探测和载人飞行两种状态。火箭的性能参数分别是：

第一、二级就是卫星号运载火箭的第一、二级，但性能略有提高，地面起飞推力和第二级真空推力分别提高到4000和940千牛（约 408 和96吨力）。第三级是新研制的，又称E级，长约3.1米，直径 2.58米。采用2个环形推进剂贮箱以减少火箭的长度。推进剂和第一、二级的一样，都是液氧和煤油。第三级发动机的推力为49～55千牛（约5～5.6吨力） ，真空比冲316～326秒，重量不到100千克。用4个小型游动喷管控制第三级的飞行姿态。第二、三级采用热分离方案，即第三级先点火，后分离。用钢制桁架式结构连接第二、三级，第二级顶部装有钛合金火焰导流器。第三级上面是有效载荷和整流罩。整流罩由两个半壳构成，在火箭飞行约156秒时抛掉。东方号运载火箭于1959年发射了月球1～3号探测器 ，1960～1963 年间发射了5艘不载人的卫星式飞船和6艘东方号飞船 。1963年以后还用来发射飞行号卫星和电子号卫星、流星号卫星以及列入宇宙号系列的军用电子侦察卫星等。

火箭的头部是由轻质高强度硬铝合金制成的整流罩,用于在大气层飞行期间保护有效载荷。整流罩由两个半壳构成。当第二级工作不久火箭飞出大气层后,就把连接两个半壳的联锁机构松开,于是罩体就沿纵向分为两半并且由弹簧顶杆抛出。2

东方号运载火箭最初于1959年成功发射月球1号至3号自动行星际站,其中1号首次达到第二宇宙速度,2号到达月球表面,实现了A方案,3号拍摄了月球背面的照片,实现了B方案。1960~1963年间又发射六艘不载人的卫星式飞船(有一次发射失败)和六艘东方号载人飞船。

东方号载人飞船由球形下降装置(又是宇航员座舱)、仪器舱和制动火箭发动机系统组成。飞船总重4.73吨(不带第三级)或6.17吨(带第三级),长7.35米(带第三级)。下降装置重2.4吨,直径2.3米。制动火箭发动机是泵压式单燃烧室发动机,推进剂为硝酸和胺基燃料,推力1614公斤,比冲266秒,燃烧室压力约57大气压。发动机由伊萨耶夫设计局设计,配置在第三级液氧环形贮箱的中央。推进剂贮箱内用弹性分隔器隔离推进剂与增压气体,以保证发动机在真空失重条件下正常工作。在燃烧室喉部焊有薄堵盖,使燃烧室内部与外界隔绝,用以保证发动机正常点火。发动机点火工作时由燃气将堵盖吹除。

东方号运载火箭发射东方号载人飞船的过程大致是:发射时侧挂助推级和芯级的五台发动机同时在地面点火工作。飞行约130秒时,侧挂助推级的发动机关机,侧挂助推级与芯级分离。此时高度为55公里,速度达2750米/秒。飞行约156秒时,抛掉头部整流罩。飞行295~300秒时,芯级发动机关机,第二、三级分离。此时高度为155公里,速度达6500米/秒。飞行400秒时,第三级发动机关机,使以7850米/秒速度飞行的东方号飞船连同第三级一起进入近地点181公里和远地点327公里的轨道。飞行约676秒时,飞船与第三级分离。飞船返回时,点燃制动火箭发动机,使飞船减速进入下降轨道,然后下降装置与飞船分离。下降装置进入大气层后,在7公里高度将宇航员从座舱内弹出。宇航员和下降装置分别靠自身携带的降落伞着陆。

1963年以来东方号运载火箭还用来发射“飞行”和“电子”卫星、“流星”气象卫星、“宇宙”系列的军用电子侦察等卫星。这种运载火箭至今仍在使用。2

“联盟”号系列运载火箭是世界上历史最久、发射次数最多的多用途运载火箭。
　　　包括以下火箭： 闪电号、联盟号
　　“联盟号”运载火箭是“东方号”运载火箭系列中的一个子系列。它分为二级型“联盟号”火箭和三级型“联盟号”火箭。二级型“联盟号”火箭根据有效载荷又可分为“上升号”（ВОСХОД）、“联盟号”和“进步号”（ПЕНЕРА）等几种状态。三级“联盟号”火箭于1960年10月开始发射，1961年2月首次发射成功，将第一颗“金星”探测器（ВЕНЕРА-1）送入日心轨道。后又用于发射世界上第一颗“火量”探测器（MAPC-1）和“月球4～14号”探测器。自1965年4月开始发射“闪电号”通信卫星后，三级型“联盟号”火箭就又称作“闪电号”（МОЛНИЯ）运载火箭。此外，该火箭还用于发射预警卫星。
　　二级型“联盟号”于1963年11月16日进行首次发射，将第二代照相侦察卫星“宇宙-22”送入近地轨道。1964年10月发射了第一颗“上升号”（ВОСХОД）载人飞船，首次实现了多人航天和空间舱外活动。从1967年4月开始发射“联盟号”载人飞船，从1978年1月开始发射“进步号”（ПЕНЕРА）无人供货飞船。
　　“联盟号”是一种多用途运载火箭，也是世界上发射次数最多的一种火箭。至1994年底共发射1307次。“联盟号”和“闪电号”运载火箭至今一直在使用。