第六卷 一手持核,一手種田
第20章 中國航天調整方向
唐華現在來興趣了,果然,東方計劃後面是日出計劃。日出計劃之後呢?
但這個最原始的衛星數碼相機具有十分重大的意義,標志著全新的信息獲取方式露頭了。
聯盟計劃要實現的技術是太空對接。聯盟號計劃之後呢?科羅廖夫沒說。
「日出計劃的飛船完成多名宇航員在太空逗留以及太空行走兩項突破,此後進入聯盟計劃階段。」
「假設赫魯曉夫同志一定要你辦到,否則就送你到西伯利亞挖土豆。」
……
科羅廖夫:「我們發射的第一發和第二發東方號火箭是雙套系統,分別的功能是平台控制系統和捷聯控制系統。」
第一天基本就是中國和蘇聯各自把航天發射和火箭的自檢流程對一遍。
唐華:「如果聯盟飛船完成了交會對接,而且發現交會對接是一件很容易的事,那麼就在近地軌道組合登月飛船飛往月球;如果交會對接並不容易,就設計巨型火箭一次性將月球飛船、登月艙等等送入軌道,是這樣設想的嗎?」
「箭上飛行控制系統由制導系統、姿態控制系統、時序控制系統和電源配電系統四部分組成。然後是測試、發控系統。然後是飛行控制系統。」
錢學森:「如果我們拿到11D51的資料自己在國內製造,能不能用我們自己的質控和檢測體系來保證它有足夠的可靠性?」
但是在蘇聯解體后,蘇聯人拿庫存的NK-15/NK-33向歐美航天公司兜售,那些航天公司拿到樣本也進行了全面細緻的檢測,好像在檢測報告里沒提NK-33有什麼固有缺陷?
後來蘇聯把NK-15和NK-15V改進成NK-33和NK-43,在21世紀居然也是數據最好看的液氧煤油發動機之一。
「然後是元器件的質量控制……」
錢學森:「看上這個發動機的主要原因,還是它單發推力大,我們剛剛開始設計100噸推力的https://www.hetubook•com.com單泵單噴煤油機,它已經做到150噸了,比沖推重比這些數據也都很好。未來我們要發射的衛星太多了,既然可以搞一箭多星,那就搞個又大又便宜的火箭,把衛星一撮撮地往上扔。」
「哦,載人登月。這是聯盟飛船成功之後再考慮的事情。」
這是世界上第一個星上數碼相機,解析度是150X150像素,非常原始,比一般人的微信頭像還要糊。
「長征-1號開始我們有了火箭控制系統的概念,但真正的高可靠性火箭控制技術是在長征-2號上,接下主要就以長征-2號運載火箭為例。」
「對。最後的登月時間,我個人估計,大概是1980年左右吧。用20年的時間,完成從地球飛往另一個星球的工作,這已經算是奇迹了。」
半個世紀后長征-5用的YF-100發動機,秒比沖也就和它不差上下……但是,NK-15單發推力150噸,而YF-100才100噸……
「長征三號的設計方案已經確定了,就這樣子了,」錢學森說,「但是下一個型號的火箭應該是要換用液氧煤油發動機了,搞11D51發動機,大直徑火箭箭體,7個發動機直接獲得1060噸的海平面推力,這樣的火箭一次可以發五顆衛星上天。而火箭不用捆綁設計,結構簡單,價錢肯定沒有5枚長征三號捆綁型貴。」
……
……
科羅廖夫:「這不可能辦到。」
科羅廖夫發言。
唐華:「這個發動機數據太強了,我有點擔心可靠性撐不住。」
考慮了一會兒,唐華說:「那我們就拿11D51的技術資料,自己生產試試看吧。」
會議變成了技術交換大會,中國送過去高可靠系統的技術,蘇聯拿出NK-15發動機,后兩天就是錢學森和庫茲涅佐夫興高采烈地討論NK-15的技術參數www•hetubook.com•com和技術原理,唐華就順便問了問科羅廖夫登月的事情。
風雲一號發射成功后,國內報刊和雜誌都報道了這次成功,但有細心的人或許會發現,這次介紹火箭和衛星的文章中,風雲一號衛星的繪圖和以前的前進一號、六分儀衛星都不太一樣,表面缺少了很多細節。
「這些計劃日程之前我們相互交換過信息,接下來我就不詳述了,」科羅廖夫說,「今天要說的是下一步的計劃,『東方計劃』執行完畢之後的蘇聯載人航天計劃。東方號是單人飛船,替代它的日出計劃將可以搭載2到3名宇航員。」
唐華繼續說長征-2的系統。
現在國家氣象局獲得的衛星雲圖都是傳統膠片相機掃描的那版圖像,CCD數碼照片暫時不公開,由電子信息工業局保存和研究。這150X150像素的納米圖拿給國家氣象局看,他們也沒法用。
科羅廖夫:「衛星數據下傳如果只依靠你們中國的接收站,可能數據接收的時間窗口比較短,只有十幾分鐘或者二十分鐘?」
科羅廖夫第二天先談了風雲一號衛星。
唐華:「風雲二號發射前如果能建成,那就太好不過了。」
「錢,你們拿到RD-107火箭發動機之後開始仿製它了嗎?」庫茲涅佐夫問。
庫茲涅佐夫在蘇聯這次參會的航天專家中,是火箭發動機的專家。
庫茲涅佐夫:「幸好沒有仿製。從中國航天的發展路線以及未來中蘇兩國的航天合作出發,我都建議你們使用11D51發動機,雖然它現在剛剛開始研製。」
「科羅廖夫同志,蘇聯現在有沒有將人送上月球的計劃?」
第一級七台發動機……唐華又打了個寒顫。
「如果赫魯曉夫同志要求您在六十年代把人送到月球,你會想什麼辦法怎麼來加速載人登月項目?」
6月底第二發火箭搭載飛船原型繼續測試,不管第一和_圖_書次的失敗,第二艘飛船直接進行活體生物搭載飛行。這回火箭掉鏈子了,在發射後幾十秒爆炸,兩隻狗被炸死。
唐華:「科羅廖夫同志,去年在國防部的強烈要求下,我們向你們轉讓了陸軍的野戰炮兵計算機生產技術,現在野戰炮兵計算機你們在列寧格勒可以自己生產,當然有一些零件需要我們出口過去。為什麼你們沒有順便從那個工廠拿一些晶元和元件用於火箭?」
國內的製造和質控是比較靠譜,但唐華怕的是NK-15有沒有什麼固有的設計缺陷。要是真的存在固有缺陷,那就不是質控能解決的問題了。
風雲一號上面裝的傳統膠片相機圖像質量比這台數碼相機要好得多——傳統膠片相機儘管也經過了電掃描才能回傳地面,不過最後獲得的圖像清晰度大概有1200X1200像素,如果天氣極好、對焦足夠準確的話,可達到1800X1800。
1960年5月,東方號火箭搭載飛船原型順利升空。這個原型飛船主要驗證載人返回艙是否正常工作。火箭發射時是成功的返回艙彈出來後點火的方向錯誤,返回艙沒有一頭朝地球紮下去,而是朝上飛的,不知道跑到哪裡去了。
這個太過於遠期的計劃科羅廖夫前幾天沒有說。
實際上這顆1噸重的衛星確實有一些地方不宜公開。風雲一號裝了兩套可見光照相系統,一套是當前中美蘇都在用的傳統膠片相機+點掃描轉化下傳信息,另一套是CCD數碼成像系統。
海平面比沖297秒,真空比沖331秒。推重比也很高,達到120以上。
「接下來東方號火箭還有4到8次不載人的試驗發射,當擬真的無人飛船連續兩次成功的時候,我們就要進行真人發射行動。這一時間最快可在1961年年中完成。」
「應該在蘇聯和蒙古也設立數據下傳站,這樣接收時間窗口可以增加150%。」
算了,https://www•hetubook.com.com就硬著頭皮試試吧。
按計劃,8月份還是要發射第三枚火箭,也是裝兩隻狗進去測試。
N-1四次發射全炸,其中有一些發射失敗過程被拍了下來,事故的原因推測,好像也不是發動機直接炸了,而是火箭屁股上30台發動機的煤油、液氧通路密密麻麻,強振動導致發動機體系崩潰。
11D51,以後的正式名字是NK-15,NK是尼古拉·庫茲涅佐夫的首字母縮寫。NK-15也就是四次放煙花的蘇聯N-1登月火箭使用的發動機。
科羅廖夫:「那我去挖土豆。」
「唐華,你覺得這個11D51怎麼樣?」錢學森有點長草了。
「……可靠性問題的匯總最後成為一套『長征-2號火箭可靠性大綱』的項目表。就如同這樣,從建模、預計和分配,到故障樹分析、、環境應力篩選、……可靠性增長實驗、分析驗證,每一行數據都有前後相承接的關係。」
「唐華,聽說你們的風雲一號衛星已經將衛星雲圖傳遞迴地面了,而且很成功。」
唐華:「是,這樣平均每枚衛星的入軌成本會低一些。」
「控制系統採用全系統冗餘制導還是部分系統冗餘制導?全系統冗餘是必須的,因為整個系統無論哪一個環節如果出現故障,都會導致整個控制系統的崩潰。最後綜合起來,長征-2就是一個四度冗餘、全數字飛行控制系統。」
N-1火箭發射四次、四次失敗。雖然全部失敗,但失敗的原因主要是N-1竟然在第一級同時並聯30台NK-15發動機,這樣的系統不崩潰才怪。
……
錢學森:「還沒有。」
這東西差在哪兒呢?差在可靠性……也不全對。
「剛才的三合一的概念,地面測試系統也是火箭可靠性的一部分,它們是體現在這裏。」
「現在我們箭上、星上、地面測試系統都大量使用數字式計算機,它們之間的關係實現了三合一,主要的邏輯和*圖*書關係如下。」
唐華:……
……
「我們要先用聯盟飛船驗證近地軌道交會對接的技術,然後才能確定未來航天的發展方向。」
唐華:「是前幾天就下傳到地面中心了,但地面中心還需要一些時間做數據處理和數據的圖形化、列印。不過,總的來說,效果不錯。」
RD-107一台發動機四個噴口,各項性能平平,實在是不太想仿製。
「如果可能的話,你們的控制應該升級,這樣就可以在體積重量不變的情況下,控制系統實現雙模式雙冗餘的架構。既然這樣,那就用專門生產的航天級晶元好了,炮兵計算機雖然考慮到了惡劣環境,但是火箭環境應該是比炮兵要更惡劣一點。」
「蘇聯的宇宙飛船計劃,正如我們之前所知道的,前兩次發射都並不成功,但是這在我們的預料之中。」
「差不多吧。」
「冗餘設計。在上次的月球探測器的設計方案介紹時,我提到過多套系統冗餘的概念,現在做進一步的梳理。」
錢學森拿過11D51發動機的資料研究。單發海平面推力152噸,真空推力180噸,單泵單噴口,結構很緊湊。
「今天我介紹的是:高可靠性火箭控制技術,這個標題嘛,因為長征-1和長征-2到現在為止,在中美蘇三國的運載火箭當中可靠性確實是相對比較高的,所以我就先以『高可靠性』自居了。」
唐華想了想,還是謹慎地向科羅廖夫問了一個問題:
科羅廖夫:「什麼?我完全不知道。」
「重點要說的是飛行控制系統,我們在長征-2號上實現了全彙編代碼化,存儲飛行控制系統也全由集成電路完成。」
……
中蘇科學及工程技術學術交流會,唐華先上台把要交流的東西拿出來。
「根據部長會議和蘇共中央的要求,我們必須搶在美國人之前把人類送上太空。就目前美國太空計劃的進度,我們儘管失敗了兩次,但還是擁有很大的優勢。」
這個……