书城工业技术航天航空小百科-航天时代的奇迹
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第11章 世界各国火箭巡礼(6)

制造核弹头和核武器的潜力。英国伦敦国际战略研究所研究核动力与核武器扩散的专家们曾经得出结论,如果一个国家要想制造一枚简单而适用的原子弹,应具备的条件是:①掌握核反应有关理论;②掌握核武器基本装料的物理和化学特性;③具有制造核武器和试验核装置的技术设备;④拥有足够的核裂变材料;⑤愿意拿出必要的财力物力用于发展核武器。他们认为,头三条几乎是每一个具有一定工业能力的国家都能够做到的。因为公开的文献中,报道了许多有关核反应堆和核武器方面的技术,包括过去很难得到的制造核材料的资料。别说是工业国,就是半工业国,都具有制造第一代裂变核武器的技术能力。只要它们有了足够数量的武器级核材料,那么,它们就能制造出核武器。日本核原料极其贫乏。据20世纪70年代统计,它的天然铀储量和生产量,都不到世界总量的千分之一。为解决核电站的原料供应以及其他目的,日本近几年从英国、法国购进钚,总量已达45吨。其中,已运进国内16吨,其余因遭到反对尚滞留在英国、法国。1995年12月8日夜,位于福井县敦贺市的日本“文殊”型快速增殖核反应堆发生严重的钠蒸汽泄漏事件,激起国内外一片反核声浪。除了对核安全的担心,国际反核组织着重指出,“文殊”反应堆使用的一吨多钚,足以制造120多颗核弹。日本有关当局当然矢口否认此事,但国际反核组织的警告并非小题大做。伦敦国际战略研究所的专家们指出,在现在的各种核反应堆中,用液态金属钠冷却的快速增殖核反应堆(如“文殊”堆)的燃料和产物中,钚总量和可裂变的核材料钚239的含量都是最高的,因此认为它是与核武器制造和核扩散关系最紧密的一种反应堆。核武器专家们把钚239含量占总量93%以上的钚定义为“武器级钚”,占80%左有的钚定义为“反应堆级钚”。5~10千克“武器级钚”就能制成和美国投在日本威力相当的原于弹(22万吨TNT当量)。1957年,美国曾经进行了一次“反应堆级钚”的武器试验,证实它也能产生核爆炸,只不过威力只有“武器级钚”的1/20。依此看来,国际反核组织的警告的确应该受到重视。而且,稍有核常识的人都知道,钚239含量较低的“反应堆级钚”,经过核燃料后处理工厂的提纯,就能成为高级的“武器级钚”。日本在这方面起步不晚。1977年日本专家就曾经介绍了日本在1971年6月至1974年l0月建造茨城县东海村燃料后处理厂的情况。二十多年了,日本在核燃料提纯的后处理技术领域,无疑已经积累了丰富的经验。

日本的潜力远不止于制造第一代水平的裂变原子弹。几十年来,通过发展民用核电成长起来的一批核科学家和核工程技术人员,利用日本核工业的基础和高科技优势,在与第二代核弹紧密相关的核聚变领域进行了一般工业化国家也望尘莫及的工作。雄心勃勃的日本人,甚至计划21世纪登月,从蕴藏量丰富的月球上取回氘和氚,而氘和氚的聚合反应与裂变反应相结合,就是氢弹。

1970年2月11日,日本在鹿儿岛内之浦发射场用L-4S固体火箭发射成功第一颗人造卫星太阳号。这是一种四级固体运载火箭,全长165米,最大直径074米,重94吨。日本成为世界上第4个拥有卫星运载火箭的国家。

随后,日本研制M系列火箭。从1970年至1995年,M系列火箭共发射16颗卫星。其中M4S火箭全长278米,总重61吨,可将1吨重的有效载荷发射到低地轨道,也可将200千克的有效载荷送上地球静止轨道。

1975年9月9日,日本用新一代N-1火箭发射一颗菊花1号技术试验卫星。到1984年共发射7次N-1火箭。这种火箭第一级引进美国的雷神-德尔塔火箭的第一级,装有3枚固体助推器;第二级采用Q火箭的第三级液体推进系统;第三级使用雷神-德尔塔火箭的球形固体火箭发动机。火箭全长326米,最大直径244米,总重904吨,能把800千克有效载荷送到1000千米的中高轨道。如果采用适当的远地点发动机,可把140千克的有效载荷送入地球静止轨道。1976年着手研制N-2火箭,第一级捆绑9个固体助推器,总推力约2090千克,芯级和助推器均采用德尔塔1914型火箭的第一级,其他部分与N-1火箭的相同。它的地球静止轨道的运载能力为350千克。1891年2月,N-2火箭把菊花3号卫星送入预定的地球静止转移轨道。同年8月和1982年8月,又分别发射成功向日葵2号静止轨道气象卫星和CS-2a静止轨道通信卫星。N系列火箭进入了发射应用卫星的阶段。

从1977年开始,日本研制H系列第四代大型运载火箭。H-1火箭是采用惯性制导的三级火箭,全长40米,最大直径24米,起飞质量140吨,可将11吨的有效载荷送入地球同步转移轨道。它的第一级与N-2火箭完全一样,采用MB-3型液体发动机和捆绑9枚固体助推器;第二级采用LE-5液氢液氧发动机,额定推力为10吨;第三级安装一台固体发动机。在第二级推进剂箱体顶端是一制导舱,舱内装有火箭制导系统,包括一台平台式惯性测量器件、一台制导计算机、一个数据接口装置,以及无线电遥测发射机等电子设备。第三级球形发动机壳体用钛合金制成,推进剂采用羟基聚丁二烯,其安全和抗老化性能较好。H-1火箭可把500~800千克的有效载荷送入地球同步轨道。1986年8月13日,第一枚H-1火箭发射,将一颗紫阳花号地球观测实验卫星和一颗富士号无线电爱好者卫星送入轨道。1987年2月,发射一颗技术试验5号卫星又获成功。1988年即进入应用阶段。

经过10年的研制进程,1994年2月4日,从种子岛航天中心发射成功H-2大型运载火箭。这是一种捆绑两个大型固体助推器的两级火箭,两级均采用液氢液氧发动机。第一级是新研制的LE-7发动机,推力达87吨;第二级LE-5A发动机是H-1火箭第一级发动机的改型,推力达12吨。火箭总长50米,最大直径4米,起飞质量260吨。第一级外侧捆绑两台复膈固体助推器,总长23米,直径18米,每台可产生159吨的推力。H-2火箭技术先进,起飞加速度大,重量轻,可靠性达96%,可将4吨重的有效载荷送入倾角为285度的地球同步转移轨道。

由于它的第二级具有多次点火能力,故适合于各种飞行任务。

1994年8月28日,H-2火箭第二次发射,将一颗38吨的卫星送入预定轨道。1995年3月18日,第三枚H-2火箭又发射成功一颗同步气象卫星。H-2火箭是日本20世纪90年代颇具航天实力的运载工具,为它跻身于世界卫星发射市场奠定了基础。

5.)印度的运载火箭

印度是世界上第7个用自制运载火箭发射人造卫星的国家。它从1973年开始研制第一代运载火箭,迄今已拥有SLV-3、ASLV、PSLV和GSLV四代航天运载火箭。

第一代SLV-3是一种四级固体火箭,总长227米,起飞质量17吨,能将35千克的有效载荷送上390×850公里的低地球轨道。

火箭每一级都有一个惯性制导的控制系统,使火箭按预定轨道飞行。SLV-3先进行了3次发射。第一次在1979年8月10日,将一颗重约35千克的技术实验卫星RS-0送入低轨道,后因第二级制导系发生故障而失败。1980年7月18日,第二次发射,将一颗罗希尼2号卫星送入390×900公里高的轨道。

这次发射的成功,是印度航天史上

一项重大成果,标志着印度进入航天国家的行列。1981年5月31日第三次发射,但因卫星未进入预定轨道而失败。

1994年5月4日,印度用ASLV火箭发射一颗113千克的气象卫星,获得基本成功ASLV是一种五级固体火箭,它在SLV-3的基础上,第一级上增加了两台助推器。火箭总长235米,最大直径1米,起飞质量39吨,能将150千克的有效载荷送入400公里的低地球轨道。1987年3月24日,第一次发射斯罗丝1号卫星,但火箭发射两分钟后,由于第一级的发动机出现故障而坠于孟加拉湾里。

1988年7月13日发射斯罗丝2号卫星,也遭同样厄运,坠于孟加拉湾里。1993年9月20日,第三次发射,虽然把一颗重106千克的卫星送上太空,但未能进入900公里的预定轨道,卫星只在400公里高的轨道上工作了55天。1994年5月4日,发射一颗斯罗丝号天文物理卫星完全成功。

1994年10月15日,第二次发射PSLV运载火箭,将一颗重870千克的1RS-P2大型遥感卫星送入太阳同步轨道,轨道高度为825公里,轨道倾角986度。第一次发射是1993年9月20日,但第二三级火箭分离出现故障,使火箭偏离飞行轨道,未获成功。这种运载火箭全长442米,最大直径32米,起飞质量275吨,能将1吨重的有效载荷送入1000公里的太阳同步轨道。PSLV是一种四级固液混合型火箭,第一、三级为固体,第二、四级为液体。在第一级芯级周围还捆绑有6个固体助推器。第一级固体火箭发动机长20米,直径28米,推进剂重129吨,可产生458吨的推力;第二级液体推进剂为四氧化二氮与偏二甲肼,重37吨,能产生734吨的推力;第三级固体推进剂重72吨,可产生347吨的推力;第四级为两台液体火箭发动机,推进剂重2吨,可产生15吨推力。

PSLV火箭的发射程序是:发射时,第一级主发动机和两个助推器先点火,305秒后,其余4个助推器点火,每个助推器工作74秒;发射后111秒,第一级关机,第二级点火,工作150秒;发射后261秒,第三级点火,工作76秒;发射后380秒,达到421公里的高空,第三级关机,火箭惯性飞行35秒;接着第四级点火,持续工作405秒,把有效载荷送入太阳同步轨道。PSLV火箭的动力飞行段比其他多级火箭的时间要长,这主要是为了保证预期的入轨精度。由于斯里哈里科塔发射场位于印度东南部它有140度的发射方位角的限制,为了进入倾角为986度的极地轨道,火箭发射100秒后,正好在第一级分离前偏转55度。

20世纪90年代初,印度在极地卫星运载火箭PSLV的基础上,经过改进,开始研制发射地球同步卫星的运载火箭GSLV。目前,第一级固体发动机的15个部件以及捆绑的助推器和第二级的两台液体发动机已经生产完毕,低温的液氢液氧发动机上面级火箭的初步设计已经完成,预计1996年将用来发射第一颗地球同步卫星。它可把25吨的效载荷送入地球同步轨道。印度的运载火箭技术进入了一个新的阶段。