书城工业108分钟改变世界
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第7章 火箭的故事(6)

狗毛的颜色也有讲究。理想的狗毛的颜色是白色而且平滑,因为飞行过程中为了观察动物,要使用自动摄像机,但在那个时代,摄像机不能很好地转播半色调; 长毛影响安装传感器,散落的长毛会污染固定动物的座舱和座位。

选定的狗长时间经受各种试验,而那些以“良好”和“优秀”通过全部考试的狗,才被列入宇航员的候选行列。

动物饲养场集中了32条狗。在摆放有木地板的正方形笼子中,狗儿们很快就适应了,从外面玩耍回来高高兴兴地跳进去,就像它们高兴地跑出去一样。这些长着尾巴的宇航员们日食两餐。食谱中包括蔬菜、鱼、脂肪、牛奶及其他食品。准备乘火箭飞行的狗则处于特殊状态,提供特殊食谱:香肠、清汤、罐头、甜食和维生素。

还需收集并分析一周内每条狗在饲养场的行为,像出笼玩耍、进食、狗们相互之间的关系等,和周围环境以及人的关系等。收集的数据可以帮助人们正确了解动物在试验中和试验后的反应。那些比较安静的狗被推荐用于长期试验。

1951年7月22日进行了第一次携带狗的火箭发射。经过商议之后,亚兹多夫斯基和同事们挑选了第一批两个“宇航员”,一对雄性狗,表现安静和忍耐性良好的杰吉克和茨冈。

应该说明,发射携带动物的火箭有两种表示标识:В—1Б和В—1В。它们其实没有区别,只是在В—1В上,在放置物理所科研仪器的位置,安装了火箭壳体的降落伞系统。杰吉克和茨冈将乘火箭В—1В飞向太空。

发射取得了成功,火箭升至101 千米73高空。15 分钟后,分离弹头乘降落伞完成软着陆,降落在距发射地点不远的地方。两条狗安静地忍耐了飞行,专家们没有发现其生理状况有任何改变,只是茨冈受了一点儿苦:落地时的冲击使箱子边缘弯曲,它肚子上的皮肤受了轻伤。所以,7 月29 日的第二次发射,以狐狸替换了茨冈。这次发射的目的是,验证成果并解答疑问:机体中是否会保留紧张状态的反应痕迹。

第二次飞行以小动物的死亡告终——由于气压继电器故障,降落伞没有打开,密封舱撞击地面而损坏。于是,第一批狗宇航员中的杰吉克成为第一个牺牲的狗宇航员。人们决定,它的搭档不再被送上天空,以示纪念。

新的乘务组选定的成员是,雄性狗米什卡和齐日科。它们第一次乘火箭В—1Б飞行是8月15日。因为气压继电器的故障很快就查明和排除,这次飞行很顺利。8月19日乘火箭В—1Б的第4次飞行,派出的狗宇航员是“勇敢”和“褐色”。医生们已经积累了大量数据,在此基础上可以编制针对人的训练大纲和飞行计划。计划中的6次飞行还剩2次,但情况已经明朗。

8月28日,乘火箭В—1Б的第5 次飞行仍是米什卡和齐日科。重新进入密封舱并没有引起它们的任何负面反应。新的变化仅仅是,为维持舱内压力,安装了弹簧式自动调节器。事情是这样的,谢尔盖·科罗廖夫一直要求加大试验的难度,总体中增加新仪表。调节器的机构是这样工作的:密封舱的压力升高时,针形件被压缩,从而打开壁上小孔,剩余混合气从小孔排入开阔的宇宙空间。压力正常时,针形件堵住密封舱壁上的小孔。在试验室条件下,调节器工作很理想,但它在宇宙空间会怎样呢?

像往常一样进行了发射和着陆。打开舱门,学者们却看到,两只小狗死了。分析表明,针式压力调节器没有堵塞密封舱壁上的小孔,发生了漏气,动物死于氧气不足。受振动的影响,针形件的反向运动不够可靠。尽管小狗因此死亡,但这一信息非常有价值:设计师们确定,在第一阶段,不再使用压力调节器。在准备第6 次飞行时,代替调节器的是在密封舱的壁上钻一个小孔,其孔径是按照出现过高压力时,混合气减压放气精确计算出来的。

В—1Б火箭的谢幕发射定在1951年9月3日。任命的狗宇航员是聂布娇维(意为“轻佻的”) 和罗饶克(意为“小犄角”)。但发生了意外事件:向靶场出发前,罗饶克不见了。找是没有时间了,于是好歹抓住一只没有经过培训的狗代替。食堂附近总有许多流浪狗。亚兹多夫斯基命令,在流浪狗中找一只体重和毛色适合的。很快就找到了。洗澡、剪毛,然后穿衣、打扮。人们甚至想出了它的名字:济珀,也就是“消失的小犄角的备份”。慌乱中也没有弄清楚,济珀还是个小狗崽儿。向谢尔盖·科罗廖夫报告的是:“一切准备停当。”亚兹多夫斯基说了谎,没有说出济珀代替了罗饶克。而刚获得宇航员称号的济珀没有惹麻烦,轻松做了一次旅行并活着回来了。没有经过训练的幼崽,经受过载仍健康无损伤这一事实再次证明:任何健康的生物体均能承受宇宙航行。

小狗在火箭В—1Б和В—1В上的飞行,成为走向载人宇宙航行道路的重要一步。亚兹多夫斯基小组成员及其本人,因这一工作而荣获国家奖金。

1.8 载人火箭

在获取的德国技术基础上制造的重型弹道火箭Р—1和Р—2,原则上不能达到宇宙速度。但成功地携带达1吨重的可分离舱达到了宇宙高度。因而,完全有理由在这种舱内安置驾驶员,以便完成亚轨道的飞行。

战后,当苏联设计师们考察了А—4的能力后,立刻就产生了高空(或称亚轨道)“跳”的设想。

科罗廖夫在喷气推进研究小组的战友吉洪拉沃夫和切尔内绍夫74提出了这一方案。

标号为ВР—190 的方案设计早在1945年中期即形成。其中建议,完善缴获的火箭,装备可载两个试验驾驶员的密封舱,利用战前制造平流层气球吊舱的经验制造该密封舱。将要完成的主要任务是,研究振动、过载、失重对人机体的综合影响。

设计ВР—190时,吉洪拉沃夫首次提出了后来被用于宇宙飞船结构中的方案。当弹道轨迹达到顶点时,起连接作用的传爆管被炸断,密封舱脱离火箭,用降落伞降落并利用发动机软着陆落地。在稀薄大气层,任何空气舵面都没有用,为了使密封舱能够稳定飞行,采用的是:小型喷气发动机。此外,还考虑了生命保障系统。有趣的是,形似车灯的密封座舱气动外形轮廓,非常接近现代再入大气层飞行器的轮廓。

1946年,根据设计中的资料,人们编制出了技术建议书,吉洪拉沃夫在航空工业部部务委员会上宣读,得到了科学院的正面回应。但是,经过讨论,航空部认为,火箭发射不是航空人的事儿。

于是,吉洪拉沃夫直接转向斯大林。航空工业部部长不得不写出报告《关于吉洪拉沃夫和切尔内绍夫的制造载人飞行火箭至100~150 千米高度建议的审查》(1946年6月20日)。

部长写道:“根据您的委托,多次审查了以吉洪拉沃夫同志和切尔内绍夫同志领导的工程师小组的建议,即关于研制用于携带两人及仪器的火箭,达到飞行高度100~150千米的建议。为审查这一建议,我组织了以科学院院士赫里斯基阿诺维奇主持的专家委员会,委员会对这一工程师小组建议的设想,给出了正面结论。”75

部长得出结论,建议实施该设计。初始阶段先熟悉收集到的德国火箭А—4的资料,而飞行样机的制造和试验则直接在德国进行。后来计划制造10~15件火箭壳体,这些壳体要根据吉洪拉沃夫和切尔内绍夫小组建议作一切必要的修改。同时部长指出,只有吉洪拉沃夫具备德国火箭工作经验,这意味着,设计师们声称用两年时间实施设计方案是否现实。

斯大林正面回应了ВР—190 设计方案。但工作仍然停滞不前,因为亚轨道飞船作者和航空工业部没有达成相互理解。

这时,吉洪拉沃夫和切尔内绍夫找到国防部第四科学研究院(НИИ—4МО) 的院长阿列克塞·伊万诺维奇·涅捷林柯76 ,此人对他们的“古怪想法”抱有好感。就在1946年,小组挪到他的“羽翼之下”。

开始时,工作按照方案确定的目标进行,即保障驾驶员乘垂直火箭飞向大气高层。但是很快,方案背后有一个名为“胜利”的新备份,这造成了十分不愉快的状况,因为它与研究院的科研方向不符。事情发展到向苏共中央委员会告状的程度。据一位参与那些久远往事的人证实,科罗廖夫本人在非正式场合表示反对ВР—190。

考虑到情况复杂,研究院院长改变了设计方案的研究方向。课题取名为“探空火箭”,并从1947年开始,瞄准研究试验过程中火箭丧失工作能力级的救生问题,以及弹头救生的降落伞系统。实施这些修正后,设计方案得到经科罗廖夫的签署、由НИИ—88发出的正式肯定评价。

但是,吉洪拉沃夫对方案失去了兴趣,撒手不干了。其他人接手此课题并做出总结报告。“探空火箭”在真实设备上进行了实物试验,结果许多НИИ—4МО的研究人员因此获得斯大林奖章。

很容易解释为什么科罗廖夫拒绝支持“胜利”。总设计师现在不能有任何形式的纸上谈兵,在弹道火箭没有投入“流水”生产的时候,计划亚轨道载人飞行是超前的。此外,А—4的载重量,(ВР—190也一样) 不符合试验者们雄心勃勃的计划。研制载人火箭的时间更晚一些,即科罗廖夫和同行们着手实现名称为Р—577设计方案的时候。

НИИ—88 及科罗廖夫领导的第三分部的编制得到快速发展。到1950年初,分部工作人员已经有278 名,而工作战线急剧拓宽。因此,1950年4月26 日,国防部下令成立第一特种设计局(ОКБ —1),从事远程火箭的研制。新成立的设计局应该解决的首批任务之一是,制造携带原子弹的战略火箭,其飞行距离超过1000千米。

德国人设计的布局,在火箭А—4,Р—1 和Р—2 中得到应用,但不适宜具有如此射程的火箭。所以,应该重新审查。首先,火箭本身应该最大程度地减轻重量。起初,设计师们不再用密码和笨重的仪器舱。所有控制系统仪表,除敏感元件(陀螺仪表、积分器)外,均安装在尾舱直线延长线的舱内。为防止振动影响,敏感元件移到箱体之间远离发动机的地方,固定在特殊的箱体内。

然后是实现早在设计Р—2时就有的旧设想:两个燃料箱(酒精和液态氧)的箱体做成承压的,进一步减轻重量。

从战利品上获得的经验表明,液态氧气箱不必像德国人那样装备厚重的隔热层。液氧的汽化不像先前想象的那样明显,完全能够在起飞补给时予以补偿。于是,从那时开始,液氧箱的这种结构便成为标准的结构了。人们可以看到,准备发射的火箭,其液氧箱的外壳闪着白霜78。

还有一个重要问题曾经列为保密。Р—5的可分离弹头以3千米/秒的速度进入大气,很明显,在这种速度下弹头会严重发热。为使弹头不致因受热损毁,曾制造出“被带走的”热防护层:表面覆盖层汽化以吸收多余热能,并被空气流吹走。现在这一隔热原理广泛应用于宇宙火箭技术中。

1953年,靶场发射开始之前,在位于莫斯科市郊扎戈尔斯克新建综合建筑内的НИИ—88 第二分部79 ,进行了在试验台上的点火试验,目的是确定火箭燃料箱中混合燃料的实际温度,检查发动机系统,演练发射作业程序图表80。后来,新火箭的元、部件全部装配好以后的点火试验(“烧透”),必须在科罗廖夫设计局的试验台上进行。

1953年春天,在卡普斯金亚尔靶场进行了第一阶段的发射。总共有8枚火箭试飞,射程分别为270千米、550千米、1200千米。

射程为270 千米的发射比较成功,而当试验1200 千米射程时,发现有不完善的地方:在飞行的第65秒,出现运动不稳定性,之后因失掉操纵性,致使“产品”损毁。第一阶段的最后一次发射在5月23日进行,在这种情况下,检测运动稳定性的试验条件相当苛刻,火箭补充安装上了4 个悬挂弹头,它们增加了空气阻力。尽管有风险,550千米的飞行还是进行得很正常。

尽管承认靶场试验总体是成功的,但已经清楚,必须保证火箭运动中的稳定性。于是,在结构和控制中进行了一系列改进。例如,非常认真地修正了弹头分离系统:其固定使用了惰性螺栓。为此,在飞行中观察了弹头相对壳体的振动,后来这些螺栓被带有气动拆开的拉紧螺栓所代替。

火箭Р—5第二和第三阶段试验在1953年深秋开始,1955年2月完成。火箭表现不错,但要改进无线电射程控制系统。

无线电控制系统的首次使用是在德国A—4火箭上,目的是减小火箭落点的弥散81。НИИ—885的研究人员在卡普斯金亚尔靶场的试验时对此就已经掌握,并在改进之后,用于火箭Р—1 和Р—2 轨迹的侧向无线电修正。对于火箭Р—5,仅修正无线电还不够,还要求控制其射程,要知道,落点的精度随着飞行距离的增加而降低。新的系统应该解决非常重要的任务,即在飞行的一个瞬间,给发动机一个停车指令信号,之后,弹头按惯性飞行并保证击中目标。研究表明,为此,知道两个参数就足够:火箭的径向速度和距火箭的真实距离。相应地,需要4 台仪器:地面两台接收、发射机,火箭上两台应答机。