探空空火箭(中國第一枚探空空火箭)

是一排排摩天大樓，是南京路五彩斑斕的夜景，還是婀娜多姿的東方明珠？

如果你說要在《魔都》里發(fā)射火箭，你肯定會覺得很瘋狂。但是，說出來不要信，真的發(fā)生過。1960年2月19日，中國第一枚探空空火箭在上海發(fā)射。

你能相信在魔都發(fā)射火箭嗎？(圖片來源:網(wǎng)易攝影)

上海南匯中國第一枚探測器空火箭舊址(來源:波導新浪博客)

一個

上世紀50年代，冷戰(zhàn)下，美蘇展開了激烈的“Tai 空競賽”。

1957年10月4日，蘇聯(lián)成功地將第一顆人造衛(wèi)星“普特尼克-1號”送入了Taitai 空，震驚了全世界。

僅僅4個月后，美國也成功發(fā)射了自己的衛(wèi)星“探索者1號”。

第一顆人造衛(wèi)星“普特尼克1號”(圖片來源:NASA)

圖4-探索者1號，美國第一顆人造衛(wèi)星(來源:en.wikipedia.org)

這里，美蘇激戰(zhàn)正酣；另一方面，吃瓜群眾不得不考慮如何在緊張的國際形勢下維護自己的國家安全?？吹絼e人都在奔向泰空時代，中國不能只做吃瓜人，置身事外。

1958年5月，毛澤東向廣大科研工作者發(fā)出號召:“我們也要制造人造衛(wèi)星！”隨后，中科院將研制人造衛(wèi)星列為當年的第一項重點任務。在錢學森和趙九章的領(lǐng)導下，衛(wèi)星和運載火箭總體設計研究所、控制系統(tǒng)設計研究所和衛(wèi)星有效載荷設計研究所等研究機構(gòu)迅速建立起來。

當時社會主義建設初期，各行各業(yè)都急需人力物力。如果三家設計院都留在北京，需要大量的人員、場地、設備，一時間很難收集到。我們一商量，不如把一些機構(gòu)搬到上海。畢竟“魔都”的工業(yè)和科技基礎還是很雄厚的。

于是，當年11月，衛(wèi)星與運載火箭總體設計研究院從北京遷至上海，更名為上海機電設計院。設計院的首要任務是研制“T-5”(T-5)火箭。

聶榮臻(右二)和郭沫若(左二)在上海機電設計研究所(圖片來源:參考文獻[1])

我們知道，探空空火箭是一種用于近地空探測和科學實驗的火箭。它的結(jié)構(gòu)簡單，飛行高度介于探空空氣球和衛(wèi)星之間。早在1926年7月，美國科學家戈達德就發(fā)射了世界上第一枚探空空火箭。當時美蘇都有自己的大推力運載火箭，衛(wèi)星都是飛上天的。中國為什么要研發(fā)這么“低端”的火箭？

戈達德的火箭開發(fā)于1929年(來源:amuseum.cdstm.cn)

本來，雖然設計院副院長楊南生和總工程師王希季都是西南聯(lián)大高材生畢業(yè)，并且有過留學深造經(jīng)歷，但畢竟是機械專業(yè)，對人造衛(wèi)星和運載火箭了解不多。而且當時調(diào)到設計院的幾百名研制人員，多是剛出校門的大學生、中專生，都缺乏航天領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗?？蒲幸欢ㄒ徊揭粋€腳印，一個運載火箭不可能只憑一股熱情一步一個腳印地造出來。更何況當時國家經(jīng)濟困難，在沒有任何資料和圖紙的情況下，大家一致認為應該先研制一種推力小、結(jié)構(gòu)簡單的probe 空火箭，來鍛煉隊伍，積累經(jīng)驗。

1950年，楊南生獲得曼徹斯特大學博士學位(來源:陜西工人日報)

1950年，王希季在一艘返回中國的客船上。他是中國“兩彈一星”之父之一(圖片來源:Sohu.com)

根據(jù)計劃，“T-5”是一種受控的單級火箭，它是以東德的“V-2”火箭為基礎的。它采用擠壓式液體推進劑發(fā)動機，設計長度37米，起飛質(zhì)量62噸。令人驚訝的是，就連看似“低端”的“T-5”火箭也沒能讓它飛起來。這是怎么回事？

事實上，組裝一枚“T-5”火箭只花了人們一年的時間。但由于工業(yè)基礎薄弱，“T-5”面臨著難以逾越的“三座大山”:一是缺乏大型發(fā)動機試驗臺，無法測試發(fā)動機系統(tǒng)；其次，不能生產(chǎn)儲存低溫推進劑的設備；三是自動控制系統(tǒng)缺少元器件，不能按照設計要求連續(xù)動作。最終，“T-5”沒有經(jīng)過任何試飛就被送進了展廳。

2

既然“T-5”搞不出來，那就研發(fā)更小的火箭吧。

在錢學森的建議下，設計院決定研制起飛質(zhì)量只有138噸、飛行高度只有幾十公里的T-7火箭?！癟-7”火箭比“T-5”火箭小得多，但王希季和其他人仍然認為它應該打得更穩(wěn)。經(jīng)過一番討論，大家一致同意做一個起飛質(zhì)量只有“T-7”十分之一的模型箭“T-7M”。

“T-7M”火箭模型(來源:參考文獻[8])

以“T-5”為基礎，“T-7M”的研制方案很快在1959年9月出爐。它將是兩級無控火箭，由液體主火箭和固體燃料助推器串聯(lián)而成。該發(fā)動機采用擠壓輸送系統(tǒng)，以硝酸、苯胺和糠醇的混合物為推進劑?！癟-7M”非常小，主火箭直徑只有25cm，起飛質(zhì)量190kg，最大飛行高度只有10km。

俗話說“麻雀雖小，五臟俱全?！痹傩〉幕鸺?，也是火箭。擺在楊南生和王希季面前的問題仍然多如牛毛。為了加快研制進度，他們決定兵分兩路，由王希季負責火箭的設計、生產(chǎn)、試驗等技術(shù)問題，楊南生負責建設發(fā)射場。

楊南生(左)在實驗室(來源:陜西工人日報)

擺在王希季面前最大的問題是如何保證發(fā)動機的可靠運行，但當時正處于“三年困難期”，設計院資金短缺，根本沒有像樣的發(fā)動機實驗室。

有一天，人們看見王希季在設計院走來走去，但最后還是在廁所前停了下來。他一邊用手比劃一邊嘟囔著。就在大家百思不得其解的時候，王希季對大家說:“就是這個！我算了一下，廁所前面這幾平米空足夠我們建一個推進劑供應系統(tǒng)的液體流動實驗室了！”十天后，液流實驗室建成。在這個“美味”的小實驗室里，研究人員獲得了許多重要數(shù)據(jù)。

王希季(來源:www.cntv.cn)

發(fā)動機生產(chǎn)出來后，為了測試其運行狀態(tài)，必須在地面進行測試。但發(fā)動機測試往往伴隨著高溫高壓的有毒氣體，甚至引發(fā)爆炸和火災。那時候既沒錢也沒地，大家想建一個防爆防火防毒的測試臺真的很難。王希季等人跑遍了上海的各個角落，終于在江灣機場附近找到了一個抗戰(zhàn)時期遺留下來的碉堡。開發(fā)人員立即成為石匠，并很快將舊碉堡改造成發(fā)動機試驗臺。地堡的通道是用來測試的，里面是用來測測試數(shù)據(jù)的。每次試運行期間，王希季等人都會把貓摟在腰間，躲在掩體外面。就連前來觀考的錢學森也受到了這樣的待遇。

錢學森(左)在探索空火箭基地發(fā)動機實驗場(圖片來源:news.sjtu.edu.cn)

三

1960年1月，“T-7M”如期出現(xiàn)在上海南匯老港鎮(zhèn)發(fā)射場。

這是一個發(fā)射場。事實上，除了一個20米高的燕尾槽單軌發(fā)射器，幾乎什么都沒有?，F(xiàn)在提到火箭發(fā)射，我們總會想到高地上的壯觀景象，但當時的簡陋條件絕對超出了常人的想象:一臺50千瓦的發(fā)電機就是發(fā)射場的整個電力系統(tǒng)；由于沒有電話和揚聲器，指揮所、發(fā)電機和發(fā)射裝置之間的通信幾乎全靠喊話；火箭的點火裝置由燈泡和硝化纖維制成；用于火箭分離的計時裝置由一個小鬧鐘改裝而成……最不可思議的是，用于給火箭加燃料的設備其實是一個普通的自行車打氣筒，而所謂的用于跟蹤火箭軌跡的“雷達”其實是一個手搖天線。

工作人員用泵給“T-7M”加注推進劑(來源:參考文獻[7])

簡易發(fā)射指揮所(來源:Tencent.com)

經(jīng)過三個多月的不眠之夜，最激烈的點火時刻終于到來了。誰知道，火箭一點著，瞬間就變成了火球，燃燒起來！看著火焰，所有人都愣住了。痛定思痛，王希季迅速帶領(lǐng)開發(fā)商調(diào)查失敗的原因。原來，火箭啟動時，連接推力室的一條管道因振動而開裂，大量推進劑泄漏出來，引發(fā)火災。

1960年2月19日，一枚嶄新的“T-7M”火箭再次矗立在東海之濱的發(fā)射場上。16時47分，隨著王希季一聲令下，只見發(fā)射架旁白煙涌動，火箭在轟鳴聲中飛向藍天。當火箭漸漸從人們的視野中消失，所有人的眼睛都濕潤了，王希季和楊楠生一起歡呼，“成功了！成功！”

“T-7M”火箭發(fā)射L 空(來源:參考文獻[3])

“T-7M”火箭完全由中國人自己設計制造，從方案確定到發(fā)射成功，用了不到半年的時間，堪稱速度之快。雖然只飛了8千米高，但它是中國第一枚具有實際工程意義的火箭，是中國進入Tai 空時代的第一步！

錢學森(二排左九)和王希季(二排左八)在“T7-M”發(fā)射架前合影(圖片來源:news.sjtu.e

當年5月，毛澤東視察“T-7M”火箭時說:“8公里，真了不起！應該做到八公里、二十公里、兩百公里！”如今，中國的航天事業(yè)早已今非昔比，而這一切的起點，就是“T-7M”那看似微不足道的八公里！

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