文 / 遲惑
▲ 早期的質(zhì)子火箭家族
2019年11月2日,俄羅斯國(guó)家航天集團(tuán)公司新聞處宣布,五年后將用無(wú)毒燃料的安加拉號(hào)火箭完全取代有毒燃料的質(zhì)子號(hào)運(yùn)載火箭。聽(tīng)起來(lái)是吹響了新時(shí)代的號(hào)角,然而實(shí)際上,與2018年的消息相比,“質(zhì)子”火箭退役計(jì)劃推遲了5年。
但是不管怎么說(shuō),服役了50多年的“質(zhì)子”終歸是要淡出江湖的。一種火箭能做到這樣的成績(jī),它的研制者們是完全可以引以為傲的。但是,如果我們回顧歷史,會(huì)發(fā)現(xiàn)“質(zhì)子”火箭的誕生也并不是那么容易,總設(shè)計(jì)師切洛梅不但克服了無(wú)數(shù)的技術(shù)困難,而且經(jīng)歷了一段驚心動(dòng)魄的“宮斗”,踏錯(cuò)一步就不會(huì)有什么“質(zhì)子”火箭了。
▲ 弗拉基米爾-切洛梅
回顧“質(zhì)子”火箭的起步,有一段驚心動(dòng)魄的歷史。兩位火箭巨頭為了抓住對(duì)航天事業(yè)的主導(dǎo)權(quán),不但要與美國(guó)宇航局以及馮·布勞恩賽跑,彼此之間還要進(jìn)行漫長(zhǎng)而殘酷的“宮斗”,這兩個(gè)人就是科羅廖夫和切洛梅。“質(zhì)子”火箭是這場(chǎng)大戲落幕之后的唯一幸存者。
1958年,尼基塔·赫魯曉夫正式成為蘇聯(lián)共產(chǎn)黨中央委員會(huì)第一書(shū)記、蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議主席。在武器裝備發(fā)展的問(wèn)題上,赫魯曉夫幾乎毫不掩飾地偏愛(ài)導(dǎo)彈核武器,他為此砍掉了不計(jì)其數(shù)的常規(guī)武器,甚至把海軍叫做“浮動(dòng)的棺材”??哲娧b備也未能幸免,按照他的命令,空軍只能改進(jìn)現(xiàn)有的作戰(zhàn)飛機(jī),不準(zhǔn)發(fā)起新型號(hào)的研制。
這時(shí)的科羅廖夫已經(jīng)用R-7火箭發(fā)射了第一顆人造衛(wèi)星“斯普特尼克”,正在全力投入第一艘載人飛船的研制工作,春風(fēng)得意,似乎沒(méi)有什么人能望其項(xiàng)背。然而在重大的歷史機(jī)遇面前,總會(huì)有些人站出來(lái)挑戰(zhàn)既成事實(shí)。
1955年,航空設(shè)計(jì)師出身的弗拉基米爾·切洛梅組建了OKB-52設(shè)計(jì)局。斯普特尼克衛(wèi)星發(fā)射之后,切洛梅就在內(nèi)部提出,要研發(fā)自己的航天器和火箭。1960年4月,切洛梅拿出了一系列火箭設(shè)計(jì)藍(lán)圖,起飛質(zhì)量最小的有150噸,最大的達(dá)到1500噸。
OKB-276設(shè)計(jì)局總設(shè)計(jì)師尼古萊·庫(kù)茲涅佐夫提出,可以為切洛梅的構(gòu)想研制一種液氧煤油發(fā)動(dòng)機(jī),OKB-300設(shè)計(jì)局的謝爾蓋·圖曼斯基也作出了同樣的表態(tài)。切洛梅最后決定,先研制一種叫做A-300的火箭,它采用10臺(tái)OKB-276設(shè)計(jì)局的NK-9發(fā)動(dòng)機(jī)作為第一級(jí),能把10~12噸的有效載荷送入近地軌道。
就在切洛梅摩拳擦掌研制A-300火箭的時(shí)候,米亞西舍夫領(lǐng)導(dǎo)的OKB-23設(shè)計(jì)局正在研制航天飛機(jī),但隨著設(shè)計(jì)工作的推進(jìn),航天飛機(jī)的設(shè)計(jì)起飛質(zhì)量越來(lái)越大,很快超過(guò)了R-7火箭的運(yùn)載能力。總設(shè)計(jì)師弗拉基米爾·米亞西舍夫打算研制一種運(yùn)載能力兩倍于R-7的大型三級(jí)捆綁式火箭。然而,OKB-23是一個(gè)比較年輕的飛機(jī)設(shè)計(jì)局,人力物力和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)都比較薄弱。1960年初夏,米亞西舍夫找到了切洛梅,希望兩家能合作研制一種大型運(yùn)載火箭。至此,“質(zhì)子”火箭的頂層團(tuán)隊(duì)都出場(chǎng)了。
作為重要單位的負(fù)責(zé)人,切洛梅有一項(xiàng)優(yōu)勢(shì),是科羅廖夫也無(wú)法相提并論的,那就是和赫魯曉夫的私人關(guān)系。切洛梅有渠道直接面見(jiàn)赫魯曉夫,呈上他對(duì)于航天技術(shù)發(fā)展的意見(jiàn)。這種私交成了“質(zhì)子”火箭成功的必要因素之一。1960年5月10日,切洛梅給赫魯曉夫作了一場(chǎng)匯報(bào)。兩天之后,赫魯曉夫就做出決定,把切洛梅的想法升格為政府航天計(jì)劃。
好不容易才搭建起蘇聯(lián)航天事業(yè)的框架,切洛梅居然就這樣走上層路線闖了進(jìn)來(lái),這讓科羅廖夫大為不滿。他在5月30日致信國(guó)防工業(yè)委員會(huì),抗議切洛梅打壓OKB-1設(shè)計(jì)局和R-7火箭的企圖??屏_廖夫還在信后附上了自己起草的蘇聯(lián)航天事業(yè)規(guī)劃,希望能取代切洛梅的方案。在科羅廖夫的規(guī)劃中,砍掉了切洛梅提出的幾乎所有型號(hào),只留下了A-600和航天飛機(jī)。
▲ 科羅廖夫的N-1、馮布勞恩的土星5號(hào)和切洛梅的UR700對(duì)比
▲ 科羅廖夫設(shè)計(jì)的LK-700登月飛船,可惜他本人沒(méi)有等到發(fā)射就去世了
▲ 米亞西舍夫設(shè)計(jì)的重型轟炸機(jī)如今用來(lái)運(yùn)輸大型設(shè)備
然而以赫魯曉夫?yàn)槭椎奶K共中央還是更青睞切洛梅。6月4日,蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議副主席迪米特里·烏斯季諾夫召集會(huì)議,聽(tīng)取了切洛梅的報(bào)告。6月16日,負(fù)責(zé)國(guó)防工業(yè)的蘇共中央委員舍賓給切洛梅回信,同意為他的航天規(guī)劃撥款50億盧布。其中包括研制一種起飛重量在600~700噸的運(yùn)載火箭和25噸重的航天飛機(jī)。具體分工是:OKB-52設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)研制航天飛機(jī),OKB-23設(shè)計(jì)局負(fù)責(zé)研制火箭一級(jí)和二級(jí),著名的蘇霍伊設(shè)計(jì)局也就是OKB-51負(fù)責(zé)研制火箭第三級(jí)。主要設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)在1962年第三季度之前完成。 6月23日,蘇聯(lián)政府正式下發(fā)文件,批準(zhǔn)切洛梅的航天規(guī)劃,其中包括研制一種兩級(jí)、600噸的火箭。還要求航空工業(yè)部拿出實(shí)施方案,確保在1961年年底之前完成火箭設(shè)計(jì)工作。
還有一部分是從擬聲詞轉(zhuǎn)換而來(lái)的AA式重疊動(dòng)詞,如:嘚嘚、叭叭、叨叨、吵吵、哼哼、嘎嘎、記記、咧咧、曲曲、嗡嗡、囔囔等。從感情色彩來(lái)看,動(dòng)詞重疊AA式多數(shù)是表示貶義的。
為了保證火箭研制進(jìn)度,切洛梅又采取了一項(xiàng)大動(dòng)作—— 他吞并了米亞西舍夫的OKB-23設(shè)計(jì)局,把設(shè)計(jì)隊(duì)伍和未完工的大型工廠全部收入囊中。OKB-23被改編為OKB-52下屬的第一分局,由OKB-52的第一副總設(shè)計(jì)師維克多·布蓋斯基出任分局長(zhǎng);帕瓦爾·伊萬(wàn)申被任命為火箭總設(shè)計(jì)師。切洛梅還調(diào)集了大批優(yōu)秀人才充實(shí)第一分局,使之成為運(yùn)載火箭和彈道導(dǎo)彈研制的主力單位,“質(zhì)子”也是第一分局的杰作。
就在切洛梅大展身手之際,蘇聯(lián)高層已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了,航天戰(zhàn)線拉得有點(diǎn)長(zhǎng)。蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議決定在1960年6月的航天發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的收縮。1961年5月13日,蘇聯(lián)政府發(fā)布新的文件,縮減了航天開(kāi)支,其中明確指出,A-600火箭的設(shè)計(jì)工作必須在1962年完成。
有鑒于此,切洛梅在1961年修改了A-600的設(shè)計(jì),把它縮小成一種起飛質(zhì)量500噸的兩級(jí)火箭,內(nèi)部編號(hào)8K82。為了爭(zhēng)取蘇聯(lián)軍方的支持,切洛梅給8K82設(shè)計(jì)了彈道導(dǎo)彈功能,把它部署在地下發(fā)射井,使之可以運(yùn)送一顆超重型核彈!
8K82最初的設(shè)計(jì)方案中,打算捆綁4枚UR-200彈道導(dǎo)彈作為第一級(jí)(這種導(dǎo)彈也是OKB-52的在研型號(hào)),再加上一個(gè)第二級(jí)。不過(guò)利用縮比模型進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)后,設(shè)計(jì)師們發(fā)現(xiàn)此路不通。于是,OKB-52的兩位設(shè)計(jì)師提出了不同的技術(shù)路線。來(lái)自O(shè)KB-23設(shè)計(jì)局的維克多·布蓋斯基認(rèn)為,應(yīng)當(dāng)采用串聯(lián)結(jié)構(gòu),火箭直徑不超過(guò)蘇聯(lián)鐵路允許的列車寬度,但這樣一來(lái),火箭就會(huì)非常細(xì)長(zhǎng)。另一名設(shè)計(jì)師拉德車諾克則力推捆綁模式,火箭芯級(jí)攜帶氧化劑儲(chǔ)箱,周圍捆綁6個(gè)直徑較小的推進(jìn)劑儲(chǔ)箱。僅通過(guò)對(duì)比論證,第二種方案更加合適。這也成為“質(zhì)子”火箭的最終方案。不過(guò)有趣的是,1966年頒布的“質(zhì)子”成果證書(shū)上,布蓋斯基和拉德車諾克都名列其中。
起初,設(shè)計(jì)師們打算讓8K82沿用UR-200的第一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī),不過(guò)要并聯(lián)15~16臺(tái)才能滿足需求,系統(tǒng)比較復(fù)雜。于是,設(shè)計(jì)師們改用6臺(tái)11D43發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)推力可以達(dá)到150噸。其實(shí)這是為科羅廖夫的N1登月火箭設(shè)計(jì)的,切洛梅拿來(lái)就用了。
UR-200的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)用在了8k82的第二級(jí)上,并且做了一定的改進(jìn)。1961年4月,8K82的設(shè)計(jì)方案得到了批準(zhǔn)。
1962年2月,切洛梅再次面見(jiàn)赫魯曉夫,向他介紹了8K82的方案。但他用的是UR-500這個(gè)名稱,意思是“500噸通用火箭”。按照切洛梅的說(shuō)法,8K82不但能把12~13噸的航天器送入低軌道,還能把一顆30噸的核彈扔到美國(guó)人頭上。不但如此,8K82還能用來(lái)發(fā)射軌道轟炸武器,就是把核彈發(fā)射到地球軌道上,繞著地球旋轉(zhuǎn),什么時(shí)候想發(fā)動(dòng)核打擊再降軌進(jìn)入大氣層。
切洛梅在作這番匯報(bào)的時(shí)候,不小心得罪了人。當(dāng)時(shí),烏斯季諾夫也在場(chǎng),但切洛梅此前并沒(méi)有把設(shè)計(jì)指標(biāo)告訴他。烏斯季諾夫原本是切洛梅的支持者,但這下他不高興了,當(dāng)場(chǎng)就表現(xiàn)出了明顯的不快。不過(guò)赫魯曉夫卻很高興。4月29日,蘇聯(lián)政府發(fā)布命令,批準(zhǔn)研制8K82,用來(lái)發(fā)射核彈頭、軌道轟炸武器或者航天器。命令要求首次發(fā)射時(shí)間不晚于1963年第四季度。
1962年5月,8K82火箭總體設(shè)計(jì)基本完成,火箭芯級(jí)直徑設(shè)定在4.1米,這樣就可以通過(guò)鐵路運(yùn)輸了。不過(guò),如果有對(duì)面來(lái)車,還是可能發(fā)生碰撞。因此在火箭運(yùn)往發(fā)射場(chǎng)的途中,蘇聯(lián)鐵路部門要進(jìn)行管制,確保線路上只有載著8K82的平板車在運(yùn)行。
這還不算完,無(wú)論OKB-52還是OKB-23,下屬的工廠原來(lái)都是造飛機(jī)的。要想改行造火箭,必須經(jīng)過(guò)一番技術(shù)改造和設(shè)施重建。此外,切洛梅手下設(shè)計(jì)彈頭、導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)射井的部門也忙得不可開(kāi)交。
就在這樣的焦頭爛額中,8K82的首發(fā)日期推遲到了1964年。不過(guò)這也是火箭研制的常態(tài),時(shí)至今日,世界上也沒(méi)有哪一種全新火箭可以按計(jì)劃發(fā)射的。不過(guò),推遲得太久了就很難交代,于是切洛梅決定,先用兩級(jí)構(gòu)型進(jìn)行飛行試驗(yàn)。7月24日,8K82運(yùn)抵位于哈薩克斯坦丘拉塔姆的發(fā)射場(chǎng)。不過(guò)此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)還沒(méi)有到位,火箭上裝的是同比例模型。在準(zhǔn)備兩級(jí)構(gòu)型飛行的同時(shí),切洛梅繼續(xù)推動(dòng)三級(jí)構(gòu)型的設(shè)計(jì)試驗(yàn)。他在兩級(jí)構(gòu)型基礎(chǔ)上加長(zhǎng)了第二級(jí),重新設(shè)計(jì)了級(jí)間段。第三級(jí)是在第二級(jí)基礎(chǔ)上做了縮小,只裝了一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。三級(jí)構(gòu)型可以把22噸載荷送入低軌道。
▲ 切洛梅和手下的設(shè)計(jì)師們?cè)阢@石軍事空間站艙內(nèi)
9月,赫魯曉夫親自來(lái)到發(fā)射場(chǎng),視察了這個(gè)蘇聯(lián)有史以來(lái)最大的航天器以及為它建造的地下發(fā)射井。赫魯曉夫?yàn)榈叵略O(shè)施的規(guī)模所震撼,說(shuō)了一句極具哲學(xué)色彩的話:“我們這是在建造啥?共產(chǎn)主義還是發(fā)射井?”此刻的赫魯曉夫還不知道,他的同僚們已經(jīng)暗地里聯(lián)合起來(lái)要把他搞下臺(tái)。一個(gè)月之后的10月12日,赫魯曉夫被勃列日涅夫等人趕下寶座,也結(jié)束了一段歷史。
赫魯曉夫的是非功過(guò)自有后人評(píng)說(shuō),但這個(gè)變故對(duì)切洛梅來(lái)說(shuō)無(wú)異于五雷轟頂。首先是他的UR-200導(dǎo)彈計(jì)劃被砍掉了,蘇聯(lián)軍方選擇了R-36導(dǎo)彈,因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)單位在勃列日涅夫的家鄉(xiāng),烏克蘭的第聶伯羅彼得羅夫斯克。如果切洛梅再不做點(diǎn)什么,UR-500就要步UR-200的后塵。
就在赫魯曉夫被趕下臺(tái)的第二天,切洛梅把一枚用于燃料加注試驗(yàn)的8K82送到了發(fā)射場(chǎng)。12月,火箭終于豎立到了發(fā)射臺(tái)上。按照慣例,為了確保安全,要向火箭中加注清水而不是真的燃料。不過(guò)12月的哈薩克斯坦草原滴水成冰,為了保證試驗(yàn)正常進(jìn)行,切洛梅拿出了俄羅斯人的看家本領(lǐng)——他向火箭中加注的是40%酒精溶液,和伏特加的度數(shù)一模一樣。為了運(yùn)送這么多伏特加,動(dòng)用了整整15輛鐵路罐車。歷史記錄當(dāng)中并沒(méi)有給出,這好幾百噸伏特加后來(lái)都去哪了。想來(lái),嗜酒如命的蘇聯(lián)人寧可冒著危險(xiǎn)把它們抽出來(lái)灌進(jìn)喉嚨,也不會(huì)倒進(jìn)下水道的。
1965年3月,8K82的第一枚飛行箭終于建造完成。又經(jīng)過(guò)了4個(gè)月的日夜趕工,7月16日,8K82成功發(fā)射,把“質(zhì)子一號(hào)”衛(wèi)星送入軌道。人們因襲斯普特尼克衛(wèi)星的慣例,把火箭也稱為質(zhì)子,蘇聯(lián)航天史上最成功的火箭正式登上了舞臺(tái)。
然而科羅廖夫還是不打算放過(guò)切洛梅。如果干掉了8K82,那么蘇聯(lián)政府就會(huì)集中有限的資金來(lái)支持他的N-1火箭了??屏_廖夫?qū)懥艘环庑糯蛩闼屯K聯(lián)高層。切洛梅不知道通過(guò)什么渠道聽(tīng)說(shuō)了這個(gè)消息,立刻派遣第一設(shè)計(jì)所所長(zhǎng)沃羅金去面見(jiàn)蘇聯(lián)國(guó)防工業(yè)委員會(huì)負(fù)責(zé)人。沃羅金看到了這封信的內(nèi)容,科羅廖夫不但要求立刻砍掉UR-500,而且沒(méi)有打算把UR-500已經(jīng)建成的設(shè)施和設(shè)備用在N-1火箭上。更讓沃羅金肝膽俱裂的是,已經(jīng)有好幾名高官在這封信上簽字同意,其中包括蘇聯(lián)部長(zhǎng)會(huì)議副主席利昂尼德斯·米爾諾夫、蘇共中央委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)迪米特里·烏斯季諾夫(還記得切洛梅跳過(guò)他直接向赫魯曉夫匯報(bào)的事兒?jiǎn)??),以及?guó)防工業(yè)委員會(huì)新任主席謝爾蓋·阿法納西耶夫。
▲ 切洛梅設(shè)計(jì)的鉆石軍事空間站,但只完成了一部分
▲ 切洛梅的“貴人”,蘇聯(lián)科學(xué)院院長(zhǎng)姆斯季斯拉夫·弗謝沃洛多維奇·克爾德什
看上去切洛梅和8K82這下死定了。然而這位航天野心家再次得到貴人相助,那就是蘇聯(lián)科學(xué)院院長(zhǎng)克爾德什。克爾德什認(rèn)為,8K82用作彈道導(dǎo)彈實(shí)在太荒唐了,不過(guò)作為航天發(fā)射載具是有很高價(jià)值的。8月,克爾德什組織了一個(gè)委員會(huì)來(lái)研究8K82的前途。調(diào)查研究的結(jié)果支持了克爾德什的觀點(diǎn)。委員會(huì)還建議,用8K82火箭來(lái)發(fā)射科羅廖夫研制的LK系列環(huán)月飛行器,用國(guó)家意志來(lái)強(qiáng)迫這一對(duì)冤家開(kāi)展合作。
▲ 1967年,質(zhì)子火箭首次發(fā)射科羅廖夫設(shè)計(jì)局的 LK-1飛船,此時(shí)的飛船總師已經(jīng)換成了米辛
科羅廖夫和切洛梅都是航天史上少見(jiàn)的天才,如果他們倆真的通力合作,沒(méi)準(zhǔn)會(huì)搶在美國(guó)人前面實(shí)現(xiàn)登月。但上蒼沒(méi)有給人類提供這樣的機(jī)會(huì),1966年1月14日,科羅廖夫因病去世,接替他的米辛既沒(méi)有把飛船搞好,也沒(méi)有把N-1火箭搞好。如果我們查看“質(zhì)子K”火箭的發(fā)射記錄,會(huì)發(fā)現(xiàn)一件讓人無(wú)語(yǔ)的事情:兩級(jí)版的8K82連續(xù)四次發(fā)射都取得成功。當(dāng)增加第三級(jí)、用來(lái)發(fā)射科羅廖夫設(shè)計(jì)的7K飛船時(shí),第一次發(fā)射取得成功,此后連續(xù)失敗了4次,其中3次是火箭失敗,一次是飛船本身失敗。此后用“質(zhì)子K”發(fā)射的月球任務(wù)和火星任務(wù)敗多勝少,有時(shí)候是火箭失敗,有時(shí)候是飛船或者探測(cè)器失敗。直到1970年,“質(zhì)子K”火箭才穩(wěn)定下來(lái)。這時(shí)候的蘇聯(lián)已經(jīng)輸?shù)袅说窃赂?jìng)賽,再也不打算送航天員去月球了。
切洛梅的“質(zhì)子K”火箭不但在殘酷的競(jìng)爭(zhēng)中活了下來(lái),還成為蘇聯(lián)禮炮系列空間站、和平號(hào)空間站乃至國(guó)際空間站建設(shè)的主力發(fā)射工具,冷戰(zhàn)結(jié)束之后,更是成為俄羅斯承攬國(guó)際商業(yè)發(fā)射的頭號(hào)主力火箭。2012年,俄羅斯甚至在它基礎(chǔ)上改進(jìn)出了質(zhì)子-M,采用更新的工藝和數(shù)字化技術(shù),運(yùn)載能力和可靠性上了一個(gè)新臺(tái)階。而此時(shí)距離切洛梅提出A-600,已經(jīng)過(guò)去了50年。