'化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭'

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洲際彈道導彈是一個軍事強國戰略威懾力量的象徵,一般裝有核彈頭,射程往往在8000千米以上,可在“關鍵時刻”對敵方戰略目標(包括戰略指揮中心、人口密集城市等)帶來致命打擊。但隨著美俄(蘇)裁減進攻性戰略武器條約的實施,雙方退役了大量的洲際導彈,其中一部分“化劍為犁”,改作航天運載火箭使用。


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洲際彈道導彈是一個軍事強國戰略威懾力量的象徵,一般裝有核彈頭,射程往往在8000千米以上,可在“關鍵時刻”對敵方戰略目標(包括戰略指揮中心、人口密集城市等)帶來致命打擊。但隨著美俄(蘇)裁減進攻性戰略武器條約的實施,雙方退役了大量的洲際導彈,其中一部分“化劍為犁”,改作航天運載火箭使用。


化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

“彈改箭”前後結構對比示意圖(以SS-18“撒旦”導彈為例)

一脈同源的導彈和火箭有啥異同?

火箭自古便已有之,一開始主要用於軍事。中國是火箭的故鄉。據《宋史》等古籍記載,在公元970年前後的宋朝初年,我國就發明了具有反作用力因素的古代火箭。但早期的火箭武器,發射出去之後都不能再進行控制。這種被稱為火箭彈的無控火箭武器命中精度差,作戰效率不高,發揮的威力也極為有限。

隨著戰爭形勢的發展,迫切要求提高武器的命中精度,於是火箭也就裝上了控制其飛行軌跡的部件,成為了我們所說的“導彈”。德國是世界上最早研製導彈的國家,這也是火箭向現代化導彈轉型的開始。由於早期出現的一些導彈是用火箭來推進的,有人就把它與火箭混為一談,其實兩者在概念上是有著很大差別的。

導彈主要由戰鬥部、控制系統、發動機、彈體四部分組成。真正用來作戰的是戰鬥部,基本安排在導彈的最前端,又稱為“彈頭”。戰鬥部內裝的可以是炸藥,也可以是核武器、化學武器或其他裝置。彈體、發動機和控制系統可以合稱“戰鬥部的運載器”,是用來把戰鬥部送向目標的一種可控制的飛行器。

運載火箭是將各種航天器送向太空的工具,它一般為2~4級,末級有儀器艙,內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。它每一級都包括箭體結構、 推進系統和飛行控制系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。

現代運載火箭大多源於彈道導彈

將洲際彈道導彈改裝成運載火箭在世界航天史上並不鮮見,如今各國研製的運載火箭,其早期版本大多由彈道導彈發展而來。1957年10月4日,蘇聯利用“衛星”號運載火箭成功將世界第一顆人造地球衛星送入太空,使人類進入了航天時代。該火箭就是由蘇聯第一種洲際彈道導彈R-7改進而來,近地軌道的運載能力達到1.3噸。在完成多次發射任務後,又以該火箭第一級為基礎,改進成“東方”號運載火箭,成功將世界上第一位航天員加加林送入太空。

冷戰後期以來,美國和蘇聯簽訂了多項削減戰略武器條約。為了避免浪費,兩國都將大量退役的洲際彈道導彈改裝成運載火箭用於發射衛星。如,美國現役的“德爾塔”系列、“宇宙神”系列,俄羅斯的“聯盟”系列、“旋風”系列、“天頂”系列等運載火箭最初都是由彈道導彈發展或改裝而來。

通過將退役導彈改裝成大型運載火箭來發射航天器,可以大幅節省相關費用。一方面節省了航天發射費用,據悉每次航天發射的成本至少需要幾千萬美元甚至上億美元,如果能將即將退役或退役的戰略導彈進行“廢物利用”,則大大節省了研製火箭的費用;另一方面節省了銷燬退役導彈的費用,可謂是“兩全其美”。

導彈改作運載火箭究竟難不難?

對於那些已經掌握戰略導彈技術和運載火箭技術的國家來說,“彈改箭”並不是難題,主要是進行一些適應性改造:如改變導彈的飛行軌跡、更換部分零部件、增加關鍵部件的備份、調整火箭發動機的工作狀態、加裝衛星整流罩等。其中,改造整流罩是重點和難點,因為導彈和運載火箭在這方面存在較大差別。

首先,運載火箭攜帶的載荷外形不規則,直徑通常大於火箭上面級直徑,其整流罩結構多為蚌殼式,從中間向兩側開啟;而戰略導彈為了追求足夠的射程和考慮到再入環境的複雜性,其彈頭一般設計成錐形,較為規則,流線形較好,尺寸也較小,所以整流罩一般小於彈體。其次,運載火箭攜帶的載荷無需再入大氣層,因此,當運載火箭飛出大氣層,其整流罩就會拋掉,而彈道導彈的整流罩通常就是再入彈頭的外殼。綜上,從控制學原理、氣動加熱技術和空氣動力學方面著手,對整流罩加以改進是一項複雜的工作。

值得一提的是,彈改箭有一定侷限性。戰略導彈的運載能力有限,不能滿足大型航天器的發射需要,以俄羅斯推力最大的重型洲際導彈SS-18“撒旦”為例,該導彈可以攜帶10枚核彈頭,彈頭部分重約6-8噸,射程最遠可達1.1萬千米,但改為“第聶伯”號火箭後,近地軌道有效載荷為4.5噸,月球轉移軌道有效載荷僅為0.55噸,其他型號導彈改火箭後的運載能力或將更小。

另外,彈改箭還隱含一定的安全問題。由於戰略導彈最初是按照武器的標準設計,對導彈發射安全係數的要求相對低於運載火箭,如果處理不好容易導致事故頻發。2006年7月,由SS-18導彈改型而來“第聶伯”號火箭從哈薩克斯坦航天發射中心發射,升空僅86秒,第一級火箭助推器發動機緊急關閉,隨後火箭爆炸墜毀。

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洲際彈道導彈是一個軍事強國戰略威懾力量的象徵,一般裝有核彈頭,射程往往在8000千米以上,可在“關鍵時刻”對敵方戰略目標(包括戰略指揮中心、人口密集城市等)帶來致命打擊。但隨著美俄(蘇)裁減進攻性戰略武器條約的實施,雙方退役了大量的洲際導彈,其中一部分“化劍為犁”,改作航天運載火箭使用。


化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

“彈改箭”前後結構對比示意圖(以SS-18“撒旦”導彈為例)

一脈同源的導彈和火箭有啥異同?

火箭自古便已有之,一開始主要用於軍事。中國是火箭的故鄉。據《宋史》等古籍記載,在公元970年前後的宋朝初年,我國就發明了具有反作用力因素的古代火箭。但早期的火箭武器,發射出去之後都不能再進行控制。這種被稱為火箭彈的無控火箭武器命中精度差,作戰效率不高,發揮的威力也極為有限。

隨著戰爭形勢的發展,迫切要求提高武器的命中精度,於是火箭也就裝上了控制其飛行軌跡的部件,成為了我們所說的“導彈”。德國是世界上最早研製導彈的國家,這也是火箭向現代化導彈轉型的開始。由於早期出現的一些導彈是用火箭來推進的,有人就把它與火箭混為一談,其實兩者在概念上是有著很大差別的。

導彈主要由戰鬥部、控制系統、發動機、彈體四部分組成。真正用來作戰的是戰鬥部,基本安排在導彈的最前端,又稱為“彈頭”。戰鬥部內裝的可以是炸藥,也可以是核武器、化學武器或其他裝置。彈體、發動機和控制系統可以合稱“戰鬥部的運載器”,是用來把戰鬥部送向目標的一種可控制的飛行器。

運載火箭是將各種航天器送向太空的工具,它一般為2~4級,末級有儀器艙,內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。它每一級都包括箭體結構、 推進系統和飛行控制系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。

現代運載火箭大多源於彈道導彈

將洲際彈道導彈改裝成運載火箭在世界航天史上並不鮮見,如今各國研製的運載火箭,其早期版本大多由彈道導彈發展而來。1957年10月4日,蘇聯利用“衛星”號運載火箭成功將世界第一顆人造地球衛星送入太空,使人類進入了航天時代。該火箭就是由蘇聯第一種洲際彈道導彈R-7改進而來,近地軌道的運載能力達到1.3噸。在完成多次發射任務後,又以該火箭第一級為基礎,改進成“東方”號運載火箭,成功將世界上第一位航天員加加林送入太空。

冷戰後期以來,美國和蘇聯簽訂了多項削減戰略武器條約。為了避免浪費,兩國都將大量退役的洲際彈道導彈改裝成運載火箭用於發射衛星。如,美國現役的“德爾塔”系列、“宇宙神”系列,俄羅斯的“聯盟”系列、“旋風”系列、“天頂”系列等運載火箭最初都是由彈道導彈發展或改裝而來。

通過將退役導彈改裝成大型運載火箭來發射航天器,可以大幅節省相關費用。一方面節省了航天發射費用,據悉每次航天發射的成本至少需要幾千萬美元甚至上億美元,如果能將即將退役或退役的戰略導彈進行“廢物利用”,則大大節省了研製火箭的費用;另一方面節省了銷燬退役導彈的費用,可謂是“兩全其美”。

導彈改作運載火箭究竟難不難?

對於那些已經掌握戰略導彈技術和運載火箭技術的國家來說,“彈改箭”並不是難題,主要是進行一些適應性改造:如改變導彈的飛行軌跡、更換部分零部件、增加關鍵部件的備份、調整火箭發動機的工作狀態、加裝衛星整流罩等。其中,改造整流罩是重點和難點,因為導彈和運載火箭在這方面存在較大差別。

首先,運載火箭攜帶的載荷外形不規則,直徑通常大於火箭上面級直徑,其整流罩結構多為蚌殼式,從中間向兩側開啟;而戰略導彈為了追求足夠的射程和考慮到再入環境的複雜性,其彈頭一般設計成錐形,較為規則,流線形較好,尺寸也較小,所以整流罩一般小於彈體。其次,運載火箭攜帶的載荷無需再入大氣層,因此,當運載火箭飛出大氣層,其整流罩就會拋掉,而彈道導彈的整流罩通常就是再入彈頭的外殼。綜上,從控制學原理、氣動加熱技術和空氣動力學方面著手,對整流罩加以改進是一項複雜的工作。

值得一提的是,彈改箭有一定侷限性。戰略導彈的運載能力有限,不能滿足大型航天器的發射需要,以俄羅斯推力最大的重型洲際導彈SS-18“撒旦”為例,該導彈可以攜帶10枚核彈頭,彈頭部分重約6-8噸,射程最遠可達1.1萬千米,但改為“第聶伯”號火箭後,近地軌道有效載荷為4.5噸,月球轉移軌道有效載荷僅為0.55噸,其他型號導彈改火箭後的運載能力或將更小。

另外,彈改箭還隱含一定的安全問題。由於戰略導彈最初是按照武器的標準設計,對導彈發射安全係數的要求相對低於運載火箭,如果處理不好容易導致事故頻發。2006年7月,由SS-18導彈改型而來“第聶伯”號火箭從哈薩克斯坦航天發射中心發射,升空僅86秒,第一級火箭助推器發動機緊急關閉,隨後火箭爆炸墜毀。

化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

SS-18“撒旦”洲際彈道導彈資料圖

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洲際彈道導彈是一個軍事強國戰略威懾力量的象徵,一般裝有核彈頭,射程往往在8000千米以上,可在“關鍵時刻”對敵方戰略目標(包括戰略指揮中心、人口密集城市等)帶來致命打擊。但隨著美俄(蘇)裁減進攻性戰略武器條約的實施,雙方退役了大量的洲際導彈,其中一部分“化劍為犁”,改作航天運載火箭使用。


化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

“彈改箭”前後結構對比示意圖(以SS-18“撒旦”導彈為例)

一脈同源的導彈和火箭有啥異同?

火箭自古便已有之,一開始主要用於軍事。中國是火箭的故鄉。據《宋史》等古籍記載,在公元970年前後的宋朝初年,我國就發明了具有反作用力因素的古代火箭。但早期的火箭武器,發射出去之後都不能再進行控制。這種被稱為火箭彈的無控火箭武器命中精度差,作戰效率不高,發揮的威力也極為有限。

隨著戰爭形勢的發展,迫切要求提高武器的命中精度,於是火箭也就裝上了控制其飛行軌跡的部件,成為了我們所說的“導彈”。德國是世界上最早研製導彈的國家,這也是火箭向現代化導彈轉型的開始。由於早期出現的一些導彈是用火箭來推進的,有人就把它與火箭混為一談,其實兩者在概念上是有著很大差別的。

導彈主要由戰鬥部、控制系統、發動機、彈體四部分組成。真正用來作戰的是戰鬥部,基本安排在導彈的最前端,又稱為“彈頭”。戰鬥部內裝的可以是炸藥,也可以是核武器、化學武器或其他裝置。彈體、發動機和控制系統可以合稱“戰鬥部的運載器”,是用來把戰鬥部送向目標的一種可控制的飛行器。

運載火箭是將各種航天器送向太空的工具,它一般為2~4級,末級有儀器艙,內裝制導與控制系統、遙測系統和發射場安全系統。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。它每一級都包括箭體結構、 推進系統和飛行控制系統。級與級之間靠級間段連接。有效載荷裝在儀器艙的上面,外面套有整流罩。

現代運載火箭大多源於彈道導彈

將洲際彈道導彈改裝成運載火箭在世界航天史上並不鮮見,如今各國研製的運載火箭,其早期版本大多由彈道導彈發展而來。1957年10月4日,蘇聯利用“衛星”號運載火箭成功將世界第一顆人造地球衛星送入太空,使人類進入了航天時代。該火箭就是由蘇聯第一種洲際彈道導彈R-7改進而來,近地軌道的運載能力達到1.3噸。在完成多次發射任務後,又以該火箭第一級為基礎,改進成“東方”號運載火箭,成功將世界上第一位航天員加加林送入太空。

冷戰後期以來,美國和蘇聯簽訂了多項削減戰略武器條約。為了避免浪費,兩國都將大量退役的洲際彈道導彈改裝成運載火箭用於發射衛星。如,美國現役的“德爾塔”系列、“宇宙神”系列,俄羅斯的“聯盟”系列、“旋風”系列、“天頂”系列等運載火箭最初都是由彈道導彈發展或改裝而來。

通過將退役導彈改裝成大型運載火箭來發射航天器,可以大幅節省相關費用。一方面節省了航天發射費用,據悉每次航天發射的成本至少需要幾千萬美元甚至上億美元,如果能將即將退役或退役的戰略導彈進行“廢物利用”,則大大節省了研製火箭的費用;另一方面節省了銷燬退役導彈的費用,可謂是“兩全其美”。

導彈改作運載火箭究竟難不難?

對於那些已經掌握戰略導彈技術和運載火箭技術的國家來說,“彈改箭”並不是難題,主要是進行一些適應性改造:如改變導彈的飛行軌跡、更換部分零部件、增加關鍵部件的備份、調整火箭發動機的工作狀態、加裝衛星整流罩等。其中,改造整流罩是重點和難點,因為導彈和運載火箭在這方面存在較大差別。

首先,運載火箭攜帶的載荷外形不規則,直徑通常大於火箭上面級直徑,其整流罩結構多為蚌殼式,從中間向兩側開啟;而戰略導彈為了追求足夠的射程和考慮到再入環境的複雜性,其彈頭一般設計成錐形,較為規則,流線形較好,尺寸也較小,所以整流罩一般小於彈體。其次,運載火箭攜帶的載荷無需再入大氣層,因此,當運載火箭飛出大氣層,其整流罩就會拋掉,而彈道導彈的整流罩通常就是再入彈頭的外殼。綜上,從控制學原理、氣動加熱技術和空氣動力學方面著手,對整流罩加以改進是一項複雜的工作。

值得一提的是,彈改箭有一定侷限性。戰略導彈的運載能力有限,不能滿足大型航天器的發射需要,以俄羅斯推力最大的重型洲際導彈SS-18“撒旦”為例,該導彈可以攜帶10枚核彈頭,彈頭部分重約6-8噸,射程最遠可達1.1萬千米,但改為“第聶伯”號火箭後,近地軌道有效載荷為4.5噸,月球轉移軌道有效載荷僅為0.55噸,其他型號導彈改火箭後的運載能力或將更小。

另外,彈改箭還隱含一定的安全問題。由於戰略導彈最初是按照武器的標準設計,對導彈發射安全係數的要求相對低於運載火箭,如果處理不好容易導致事故頻發。2006年7月,由SS-18導彈改型而來“第聶伯”號火箭從哈薩克斯坦航天發射中心發射,升空僅86秒,第一級火箭助推器發動機緊急關閉,隨後火箭爆炸墜毀。

化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

SS-18“撒旦”洲際彈道導彈資料圖

化劍為犁:如何把洲際導彈改作航天運載火箭

“第聶伯”號運載火箭發射

來源:科普中國
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