书城工业108分钟改变世界
27047800000003

第3章 火箭的故事(2)

最后,星际报道协会买下了未完成的火箭、“锥喷嘴”发动机和发射装置。1930年初星际报道协会召开学术会议,讨论了以后的计划,并决定制造一枚简单火箭,名叫Mirak19。7 月,Kegelduse 发动机在试验台成功完成试验。现在,该发射火箭了。

1930年9月27日,协会在柏林郊区莱尼肯多夫买了一小块儿土地,建起了试验靶场——它被称为火箭发射场而载入史册。到1933年底,该发射场共进行了87次Mirak 火箭的发射,在试车台上做了270次发动机试验20。

星际报道协会从事的最后一项大事业是载人火箭 Pilotrakete21的研究。按设计方案,火箭应该是那个时代尺寸极大的(高度约8米) ,并安装有“头部推力”22的大功率发动机,燃料使用汽油、氧混合物。一个舱内设置有座舱和乘员、燃料箱; 另一个舱内是发动机和降落伞。火箭研制者希望火箭达到的高度为9千米。

在实施设计方案的过程中,马格德堡的政府表现出极大兴趣,还拨款了40000 帝国马克。甚至还有了准备乘火箭飞行的勇敢者,此人正是库尔特·海尼施。

初期阶段,协会成员集中起来制造原型机,也就是 Pilotrakete 原理的火箭,但尺寸稍小。工作始于 1932年圣诞节,计划于1933年6月发射。距马格德堡不远,协会成员们建起了巨大的发射导轨。6 月29 日,在两次失败的试发射之后,火箭总算起飞了。这时,一个滚轮脱出了导轨,因此,火箭几乎是水平飞出去的,在300米外横躺着摔在地上。这次飞行达到的最大高度约为30米。

在不祥的1933年,德国纳粹掌握了政权。当年冬天,星际报道协会会员减少至300 人,其中许多人被剥夺了生存手段。协会试图寻求军方支持,但Mirak 火箭在柏林南部靶场库缅斯多夫的演示发射没有给军官们留下应有的印象,火箭发射后才飞行了2000米。

1.3 喷气推进研究小组

同期的苏联,同样试图建立火箭人员组织,以便从事航天飞行

系统设计。对这一园地表现出兴趣的有雷日斯克工学院的毕业生弗里德里希·阿尔图洛维奇·灿德尔23。

后来,灿德尔回忆道,有两篇文章影响到他的人生选择:儒勒· 凡尔纳的《从地球到月球》和齐奥尔科夫斯基的《用喷气式仪器研究宇宙空间》,他的中学老师曾为他们朗读过书中的片断。灿德尔相信,人类会登上火星,而且,到达火红的星球之后,地球人会发现那里有高度发达的文明。他一生的口号是:“前进!向火星!”

灿德尔一生的精力被航天器设计、动力选择、制造生命保障的封闭系统等问题所吸引。1909年,灿德尔第一次提出这样一种设想,即利用星际飞船的结构元件作为燃料24。1915年,由于战线逼近里加,灿德尔和“领路人”工厂员工一起疏散到莫斯科。从1917年开始,他投身于系统地研究航天理论问题。

灿德尔的预研成果发表在1921年在莫斯科召开的第一届各省发明者大会上。他本来专攻航空发动机,但这一次,他决定用自己的魔幻设计——飞向火星的飞船,给同行们一个惊奇。不谋而合地,正好这时,侨居国外的著名作家托尔斯泰开始写小说《阿埃利塔号考察船》,书中准备描写发明工程师罗萨和赤卫军女战士古瑟娃,乘坐宇宙飞船飞向火星。

在各省发明者大会上宣布的这一设计非常与众不同。它的确是以一架密封的大飞机作为宇宙飞船。在大气层内,它应该借助高压活塞式发动机飞行; 进入宇宙边界后,巨大机翼则缩进机身并熔化,用作火箭发动机的补充燃料。小机翼在火星大气中飞行,而在返回地球时,也是必不可少的。

报告被善意地接纳。那时,灿德尔向自己当时供职的国家第四航空厂的领导请求休假一年,以便充实设计。在全体职工大会上,大家都支持这位热情者的请求,因为飞向火星的设想是那么吸引人。当时工厂决定,将工资的利率额拨给灿德尔,使他能安心地将宇宙飞机做成实际模型。

灿德尔是位实干的人,他立刻着手探索技术途径,以加速制造这样的飞机。1924年,他开始研究液态火箭发动机的计算方法。

这位雷日斯克的工程师碰到了与德国人欧波特一样的“怪圈”:制造液态火箭发动机需要发动机理论,但理论不可能没有发动机而产生。

灿德尔决定走经验之路,也就是试验误差法。他在列宁格勒的马特维耶夫工厂找到一台原型机,这是一个普通的钎焊灯,工程师将其改造,做成了发动机OP—1(第一台试验喷气发动机) ,使用汽油和空气。从1930~1932年,灿德尔做了大量试验。所得结果使其有可能转向制造更为现代的发动机,使用的氧化剂为液态氧。正是在这一时期,灿德尔结识了自信的航空设计师谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫。

谢尔盖·科罗廖夫毕业于莫斯科高等技术学校和莫斯科飞机—飞行员学校,他的事业从设计飞机开始。给他带来第一项荣誉的是“红星”飞机。1930年10月28日,飞行员瓦西里· 斯捷潘诺维奇驾驶此机,做出三个“死筋斗”。专业刊物关于其出色的飞行写出了《飞机》、《红星》、《体育和运动》三篇报道。

当科罗廖夫接受工程设计师的培训时,他想都没想过航天飞行——既没有听说过齐奥尔科夫斯基,也没听说过灿德尔。但是,每个航空人所具有的飞得更高、更远的追求,激发他寻找新的途径。五月份的《飞机》杂志,选登了1931年关于喷气发动机首批成功试验资料。这些信息足够使年轻工程师将注意力转向新潮流。对此感兴趣之后,科罗廖夫开始挑选飞机结构原理图,目的是找到那种理想的可以安装喷气发动机的构图,同时又保留了“无尾布局”。看来这样的飞机是БИЧ—8(三角形) ,它已经存在了25。科罗廖夫立即参与了飞机试验,这些试验在国防、航空和化学建设促进会(ОСОАВИАХИМ) 26机场进行。在那里,灿德尔找到了年轻的设计师。

命运之遇发生在1931年10 月5 日。又过了两天,科罗廖夫参加了第32次发动机OP—1 试车台点火试验。看来,试验的印象不错,年轻设计师被制造火箭飞机,也就是“安装了喷气发动机的飞机”这一设想所激励。

此前不久,灿德尔开始组建喷气推进研究小组(ГИРД) 27。科罗廖夫支持这一创意。之前,苏联已有火箭热衷者小组,但它们既没有具体任务,相应地,也没有经费,很快就不存在了。喷气推进研究小组有明确的任务:设计并制造装有液体发动机ОР—2 28的火箭飞机РП—1。

为什么是火箭飞机,而不是巨大的弹道导弹?道理很简单,在当时,巨大火箭的制造是全新事物,不管谁开始在这一领域从事严肃设计,都会遇到一系列问题。最严重的问题之一是,如何保证火箭飞行的稳定性及其在所有飞行段上的可控性。如果说,发射时刻带有导轨的发射台给出了火箭的轨迹,接下来尾翼给予保证; 那么,在大气中和大气外的机动怎么办?如何保证在不同飞行状态下,自动调节发动机推力?火箭飞机就解决了其中的大部分问题,机翼及其增升装置保证了可操纵性; 发动机推力可以由坐在密封舱内的驾驶员调节。此外,在航空领域,对制造比空气重的飞行器已经积累了相当丰富的经验,这些经验是不可小觑的。

1932年冬,谢尔盖·科罗廖夫还不是喷气推进研究小组成员,参加小组活动是社会公益性质的,但在5 月,在工农红军领导人米哈依尔·尼古拉耶维奇·图哈切夫斯基29召集会议之后,情况发生根本改变。这次会议讨论了火箭用于军事的前景。科罗廖夫作了报告,公开将组织火箭热衷者小组的全部工作责任揽在自己手中。

1932年4月,国防、航空和化学建设促进会拨出经费组建喷气推进研究小组的编制。当时,研究人员在萨多沃—斯巴斯科大街19号找了一间地下室。6月,喷气推进研究小组从特别社会性小组转变为火箭、发动机科学研究和试验设计组织。而从8 月开始,便由军事发明局给予经费支持了。谢尔盖·科罗廖夫任命了喷气推进研究小组领导人。

结构上,小组分为4个课题团队。

第一团队,由灿德尔领导,试验研究发动机OP—1 ,设计发动机ОР—2,并研究燃料中金属添加剂的燃烧课题。

第二团队的工作由米哈依尔· 克拉弗吉耶维奇·吉洪拉沃夫30领导,计划中包括发展火箭技术有关的一些重要项目。标号为03的课题包括研制氧气泵,该课题被认为是“真正革命性”的,因为当时供给火箭燃料的挤压系统特别庞大,而泵会改善这一点。课题05专门关注保障火箭装置的飞行稳定性。为进行这一领域的研究,制造出了试验火箭,火箭上带有转化为翼面的大功率尾翼。

第三团队由鲍别德诺采夫31领导,研究真正的奇特课题:用试验检验空气喷气发动机32理论基础。为此,曾制造专用装置ИУ—1 ,用这一装置研究此种发动机点火方法和稳定燃烧条件。

科罗廖夫的第四团队是为实现火箭飞机载人飞行组建的。在初始阶段,该团队从事飞机БИЧ—1133结构的完善工作,以便安装发动机ОР—2。

有军方袒护的代价是高昂的。现在,不能再按热情洋溢的火星飞行迷们那些幻想行事了,人们期待的是新式武器,并且要求尽快拿出具体成果。

这不,困难来了。灿德尔在去疗养院休假的路上感染斑疹伤寒,于1933年3月28日去世。

他的新型发动机 ОР —2“没能达到标准要求”。正当喷气推进研究小组成员们专心致志地工作时,安装有普通发动机34的新飞机БИЧ—11 开始试飞,谢尔盖·科罗廖夫亲自驾驶飞机试飞。1933年7月26 日的试飞几乎以悲剧告终,因为飞机以极高的速度撞向地面。幸运的是科罗廖夫安然无恙。

这时,喷气推进研究小组的第二团队在研制文件标号为07 的火箭,其发动机使用汽油和液态氧。在所有试验中发动机都烧毁了,因此,团队进行探寻其他燃料的试验。一次,燃烧室炸毁,整个地下室走廊充满爆炸波,把门撞得关闭了,工具间和试验室之间的隔断木门也被炸歪。而试验者们,因隔着半米厚的砖墙才勉强站稳。于是规定,类似试验不得在地下室进行。但是,走出地下室没那么容易,门口聚集了愤怒的、手中抄着家伙的居民。喷气推进研究小组成员们只好报警,并激烈地辩白。

无论怎样都不能使发动机07工作。1932年夏天,第二团队的主任工程师尼古莱·伊万诺维奇·叶夫列莫夫遵照科罗廖夫的指派,到巴库进行火箭技术的讲学。在那里他认识了阿塞拜疆石油学院研究员古尔维奇,他叙述了“浓缩”汽油。生产这一产品的工艺极其简单:将汽油和松香混合,便得到索里多尔润滑脂状物质。巴库的“浓缩”汽油使吉洪拉沃夫意外有了制造新火箭的设想,新火箭的代号为0935。

新火箭的结构简化了,再不需要任何泵把燃料输进燃烧室。液态氧装进箱内,其自身的蒸汽压力将氧压入燃烧室。“浓缩”汽油就在燃烧室内,用通常的航空点火器点燃。火箭壳体被分成4 个舱:降落伞舱,有效载荷舱,燃料舱和尾舱。根据计算,在起飞重量19千克时,火箭应该达到5 千米高度。苏联火箭“喷气推进研究小组—09”在莫斯科郊区纳哈比诺靶场,于1933年8 月17 日进行第一次发射。火箭起飞了,达到大约400米高度,持续飞行18秒,被认为是成功的。现在,科罗廖夫有了向军方领导人展示的东西了。

在研制批量型标号为13的火箭时,其结构得到进一步完善:增加了发动机推力,改变了加氧系统。总共制造出6 枚火箭。其中3枚升至1.5千米。无疑,火箭的进一步精雕细刻,或许有可能达到设计者们的理论飞行高度,但新的更复杂的设计淹没了这一工作。

从谢尔盖·科罗廖夫来制造火箭的那一刻起,就“压着”创建一个大喷气研究所的想法,由自己来做领导。年轻设计师的优点是,在新技术领域有一定经验,大家信任他,愿给他巨额拨款用于研究。不过,根据1933年9 月21 日革命军事委员会第113 号命令,稍后1933年10月31日劳动和国防苏维埃第104 号文件决定,组建火箭科学研究所(РНИИ),所长是军官伊万·捷列吉耶维奇·克列伊缅诺夫36 ,科罗廖夫只好满足于副手职务。后来,这反而救他一命……

1.4 德国 “V”

第一次世界大战德国战败之后,德国军队无论在数量还是质量上都受到严格限制。炮兵也是这样,凡尔赛条约只准许德国有200门野炮、100门以下的榴弹炮。胜利者们以小小的复仇心理,甚至计算了这些炮应有的炮弹数量,并列入了条约,而关于火箭却一字未提。帝国时代的将军们正是利用这一点,秘密重新武装自己的军队37。

1930年,德国国防部设立了以卡尔·贝克尔38为首的弹道学部。理论上,液态发动机火箭可以比炮弹射击得更远,而区别于航空的是,它在飞行中不会受到攻击。