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        61年前第一枚液体探空火箭在上海南汇老港升空

        admin 图说科学 2021-09-06 0

          航天小伙们,加油!说到火箭发射的场地,很多人都可以脱口而出几个地方:文昌、西昌、酒泉...... 然而,上海,这个如今高楼林立的城市,也曾经发射过火箭。

          六十一年前(1960年2月19日),在南汇老港的一片滩涂上,响起了中国航天迈向太空的第一声轰鸣,第一枚液体探空火箭“T-7M”腾空而起,飞上了八千米高空。

          就在1个月前,由于点火时连接处被震裂,第一次试验失败了。这一次,T-7M火箭被再次立上了20米高的发射架,每个人都屏息等待。来源:中国航天科技集团八院

          没有自动的遥测定向天线,靠得是几个人用手转动天线去跟踪;来源:《国家相册》节目

          没有电话、扩音器,传播命令只能扯着嗓子喊或是打手势。来源:《国家相册》节目

          从指挥所到发射地短短的100米,竟是靠着一个接一个的人,完成了最后发射命令的传达。“我这里叫,既叫又要打手势,然后下一个人叫,再下一个人叫,那么一个个叫过去”总工程师王希季回忆发射现场时这样说道。

          这一枚全长5.345米,直径0.25米,自重75千克,起飞重量190千克,可以携带19千克有效载荷的液体探空火箭是因何而来?为什么要造这样的火箭?

          1957年10月:苏联将世界第一颗人造卫星——史普尼克1号(Sputnik-1)送入太空,拉开了人类航天历史的帷幕。同年11月,他们又成功发射了第二颗人造卫星,并搭乘了一只名叫“莱卡”的狗。

          1958年1月:美国紧随其后,丘比特-C火箭搭载着探险者1号(Explorer-1)卫星从卡纳维拉尔角发射场成功升空。工作人员在野外对探险者1号的测控设备进行安装调试

          这一股卫星热让世界各国蠢蠢欲动,包括中国。1958年10月,中国派代表团访问苏联,希望寻求帮助,尽快探索出一条中国人造卫星和运载火箭研制的道路。

          在唯一一次能够近距离看火箭的中央气象局大厅里,中方代表团被指定站在距离火箭3米远的地方,当他们不由自主朝火箭靠近,想看看内部模样时,苏联方人员伸手阻止“同志,请留步!”,并解释当天并没有接触火箭内部系统这项内容。

          要把卫星送上天,除了技术,还要有雄厚的资金支持。然而1959年,严重的自然灾害和之前的“”,使得中国正面临着巨大的经济困难。于是我们只能改变计划,暂时停止大型运载火箭和人造卫星的研制,先解决“能上天”这件事。

          简单来说,运载火箭负责把东西送上天:人造卫星、空间探测器、载人飞船、空间站等有效载荷,都需要运载火箭帮助冲出地球大气层,送到至少100千米以外的太空中去。而探空火箭主要用于在近地空间范围内进行环境探测、科学研究和技术试验,没有载荷入轨的能力。运载火箭模型

          -气象火箭多用于100千米以下高度的大气常规探测。第一枚液体探空火箭T-7M属于此类。

          -生物火箭则用于外层空间的生物学研究。1964年,8只白鼠成为了中国第一批乘上了探空火箭的登天客。

          1958年,当中国决定要造火箭和卫星,便迅速成立了“581组”,所谓“581”,表示研制火箭卫星是1958年的头号任务,组长由钱学森担任。

          一个火箭的研制和发射涉及到很多方面。需要有人负责火箭的总体设计,有人负责控制系统研制,有人负责探空仪器研制和空间环境研究......钱学森在老港发射场

          除了研究和设计人员,一批技术人员也被秘密调往上海的机电设计院,在当时,机电设计院承担了火箭的总体设计。

          24岁的戚南强一头雾水地带着介绍信,来到上海一个连牌子都没挂的单位,到了才得知,自己要参加造火箭。

          华东水利发电工程局的技术员戚南强是其中一位,当时只有24岁的他来到上海机电设计院,才一脸震惊地得知自己是要参加造火箭。在雷达部队工作十年的史济庭从福州空军雷达部队转业到北京中国科学院,但却被通知火车票不要买到北京,买到上海就行了。而探空火箭的总工程师王希季,直到1965年回到北京妻子才知道他是去造火箭了。《青春之歌》是当时的一本流行小说,戚南强特地给这本《火箭技术导论》穿上了马甲。来源:《国家相册》节目

          他们所造的T-7M型探空火箭在1960年-1965年间,进行了9批次24次高空科学探测试验。

          虽然现在,我们普遍称它为液体探空火箭,但这种两级火箭是由液体主火箭和固体助推器串联而成,助推器采用了多根内外孔燃烧型双基药柱,主火箭的动力装置为挤压式液体火箭发动机,氧化剂为白烟硝酸,燃烧剂为苯胺和糠醇混合液。

          在当今世界航天领域,火箭发动机主要有三种类型:液体、固体和混合型。比如“长征六号”是液体运载火箭,“长征十一号”是固体运载火箭。

          液体运载火箭最大优势之一是具有巨大且快速的推力。它的燃烧速度更为均匀,可以最大限度的提高火箭发动机的燃烧时间,并且在发射的灵活度上要大大的强于普通的固体燃料火箭。遇到紧急情况还可以及时刹车。(如果已经点火但火箭还没有离开发射架的时候出现状况是可以紧急停车的)

          而它的缺点是——有剧毒,还特别活跃。比如其中的偏二甲肼(jǐng),这种燃料可以和四氧化二氮发生剧烈反应(注意下图实验中并没有点火就有了燃烧反应),即便是空气中的氧气在一定温度下也会使偏二甲肼起火燃烧。偏二甲肼与四氧化二氮发生剧烈反应

          还有储存和加注技术要求高,易腐蚀燃料箱所以不能随时发射,喷管和燃料泵造价昂贵等各种问题。

          固体运载火箭的基本原理和我们过年玩的“窜天猴”有点像,就是点燃药柱,药柱燃烧,产生大量高温气体推动火箭前进。它的优势是第一,结构简单造价低廉;第二,药柱特性比液体火箭发动机燃料更稳定,储存起来就更加安全;第三,容易小型化,可以做得很小很轻,比如和平六号和织女一号气象探空火箭,火箭全长只有2.5米左右,起飞重量在61公斤左右,非常轻巧。窜天猴

          虽然中国的航天之路起步艰难,但一代又一代人的接力,让中国人的探空梦以火箭般的速度不断向前。

          去年,北斗卫星导航系统部署完毕,嫦娥五号带着珍贵月壤返回,天问一号出征火星。2021-2022年,中国新一代空间站——天宫空间站将初步组建完成。

          就在前几天,执行中国空间站建造阶段载人飞行任务的首批航天员乘组已进入强化冲刺训练阶段,而新空间站的核心舱“天和”号,正在海南文昌火箭发射基地静静地等待发射。空间站概念图

          本文鸣谢:上海天文馆(上海科技馆分馆)施韡、中国科学院上海技术物理研究所郭玮宏博士提供科学指导,上海市科技成果档案资料馆提供资料支持。

          原标题:《61年前,第一枚液体探空火箭在上海南汇老港升空 图说上海科技史》

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