在“魔都”发射过我国第一枚探空火箭?对,你没听错!

作者:朱磊来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-11-07

“T-7M”火箭是我国第一个具有工程实践意义的火箭,它的成功是我国进入太空时代的第一步!

  提到“魔都”上海,你的第一印象是什么?

  是鳞次栉比的摩天大厦,流光溢彩的南京路夜景,抑或风姿绰约的东方明珠?

  如果说要在“魔都”发射火箭,你一定会认为是痴人说梦。然而,说出来你可别不信,这事儿真的发生过。1960年2月19日,我国第一枚探空火箭就是在上海发射的。

图1 - 在“魔都”发射火箭,你敢信?(图片来源:网易摄影)

 在“魔都”发射火箭,你敢信?(图片来源:网易摄影)

图2 - 位于上海南汇的中国第一枚探空火箭发射旧址(图片来源:飞鸟新浪博客)

位于上海南汇的中国第一枚探空火箭发射旧址(图片来源:飞鸟新浪博客)

 

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  上世纪50年代,冷战之下的美、苏两国展开了激烈的太空竞赛。

  1957年10月4日,苏联成功将人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”送入太空,消息一出,举世震惊。

  仅仅过了四个月,美国也成功发射了自己的人造卫星“探险者1号”。

图3 - 人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”(图片来源:NASA)

 人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”(图片来源:NASA)

图4 - 美国第一颗人造卫星“探险者1号”(图片来源:en.wikipedia.org)

图4 - 美国第一颗人造卫星“探险者1号”(图片来源:en.wikipedia.org)

  这边厢,美、苏二霸斗得如火如荼不亦乐乎;那边厢,吃瓜群众们不得不考虑如何在紧张的国际局势中维护各自的国家安全。眼看着别人都跑步奔向太空时代了,中国总不能仅仅当个吃瓜群众置身事外吧。

  1958年5月,毛泽东向广大科研工作者发出号召:“我们也要搞人造卫星!”随后,中科院将研制人造卫星列作了当年的第一重点任务,在钱学森和赵九章等人的领导下,很快就成立了卫星和运载火箭总体设计院、控制系统设计院及卫星有效载荷设计院等研究机构。

  当时正值社会主义建设初期,各行各业都急需人力物力,如果三个设计院都留在北京,需要大量人员、场地和设备,一时间很难凑齐。大家一商量,不如将部分机构迁到上海,毕竟“魔都”的工业与科技基础还是十分雄厚的。

  于是,当年11月,卫星和运载火箭总体设计院便从北京迁至上海,并更名为上海机电设计院。设计院的第一个任务是研制“探空五号”(T-5)火箭

图5 - 聂荣臻(右二)与郭沫若(左二)在上海机电设计研究院(图片来源:参考文献[1])

聂荣臻(右二)与郭沫若(左二)在上海机电设计研究院(图片来源:参考文献[1])

  我们知道,探空火箭是一种用于近地空间探测和科学试验的火箭,其结构简单,飞行高度介于探空气球和卫星之间,早在1926年7月,美国科学家戈达德就发射了世界第一枚探空火箭。当时,美、苏都有了自己的大推力运载火箭,卫星也都飞上了天,为何中国研制的却是如此“低端”的火箭呢?

图6 - 戈达德1929年研制的火箭(图片来源:amuseum.cdstm.cn)

戈达德1929年研制的火箭(图片来源:amuseum.cdstm.cn)

  原来,虽说设计院的副院长杨南生和总工程师王希季都是毕业于西南联大的高材生,也都曾在国外留学深造过,但毕竟学的是机械专业,对于人造卫星和运载火箭的知识了解并不多。而且,当时调入设计院的几百位研制人员大多是刚走出校门的大学生和中专生,也都缺乏航天领域的知识和经验。做科学研究必须一步一个脚印,仅凭一腔热情是无法一步登天搞出运载火箭的,更何况当时国家经济困难,在一无资料二无图样的情况下,大家一致认为应当首先研制推力较小、结构简单的探空火箭以锻炼队伍积累经验。

图7 - 1950年,杨南生从曼彻斯特大学获得博士学位(图片来源:陕西工人报)

1950年,杨南生从曼彻斯特大学获得博士学位(图片来源:陕西工人报)

图8 - 1950年,王希季在归国的客轮上,他是我国的“两弹一星“元勋之一(图片来源:搜狐网)

 1950年,王希季在归国的客轮上,他是我国的“两弹一星“元勋之一(图片来源:搜狐网)

  按计划,“T-5”是一种有控单级火箭,它以东德的“V-2”火箭为蓝本,采用挤压式液体推进剂发动机,设计长度为10.37米,起飞质量达2.62吨。可出人意料的是,即使是看似“低端”的“T-5”火箭,人们也没能让它飞起来。这是怎么回事?

  其实,人们紧赶慢赶,仅用了一年就组装出了一枚“T-5”火箭。然而,由于工业基础太薄弱,“T-5”面临着难以逾越的“三座大山”:其一,缺乏大型发动机试车台,无法对发动机系统进行试车;其二,生产不出贮存低温推进剂的设备;其三,自动控制系统缺少部件,不能按照设计要求连续运动。最终,“T-5”连飞行试验都没做就被送进了展览馆。

 

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  既然“T-5”搞不出来,那就研制一个更小的火箭吧。

  在钱学森的建议下,设计院决定研制起飞质量只有1.138吨、飞行高度仅数十公里的“探空七号”(T-7)火箭。“T-7”火箭已经比“T-5”火箭小了不少,不过王希季等人依然觉得应该再稳扎稳打一些。一番讨论后,大家纷纷同意先做一个起飞质量只有“T-7”十分之一的模型箭“T-7M”。

图9 - “T-7M”火箭模型(图片来源:参考文献[8])

 “T-7M”火箭模型(图片来源:参考文献[8])

  有了“T-5”做基础,“T-7M”的研制方案很快就在1959年9月出炉了。它将是一种两级无控火箭,由液体主火箭和固体燃料助推器串联组成,发动机选用挤压式输送系统,用硝酸加苯胺、糠醇混合物作推进剂。“T-7M”非常小巧,主火箭直径只有25厘米,起飞质量190千克,最大飞行高度也不过10千米。

  有道是“麻雀虽小,五脏俱全”,再小的火箭也是火箭,摆在杨南生和王希季等人面前的问题依然多如牛毛。为了加快研制进度,他们决定兵分两路,由王希季主抓火箭的设计、生产及试验等技术问题,而杨南生则负责修建发射场。

图10 - 杨南生(左)在实验室(图片来源:陕西工人报)

杨南生(左)在实验室(图片来源:陕西工人报)

  摆在王希季面前的最大问题是如何保证发动机的可靠运行,可当时处于“三年困难时期”,设计院的经费捉襟见肘,压根儿没有一个像样的发动机实验室。

  一天,人们看到王希季在设计院里踱来踱去,最后却在厕所前停住了,他一边用手比划一边小声嘀咕着。正当所有人都疑惑不解时,王希季对大家说:“就是这里了!我算了一下,厕所前的这几平方米空间足够咱们建一个推进剂供应系统的液流实验室了!”十几天后,液流实验室搭建完成,在这个“颇有味道”的小实验室里,研制人员们获得许多重要数据。

图11 - 王希季(图片来源:www.cntv.cn)

王希季(图片来源:www.cntv.cn)

  发动机生产出来后,为了测试其运行状态,必须进行地面试车。可发动机试车时常伴随着高温高压的有毒气体,甚至会引发爆炸和火灾,当时既没钱又没地,想建造一个防爆、防火又防毒的试车台着实难住了大家。王希季等人跑遍了上海的角角落落,最终在江湾机场附近找到一座抗战时期遗留下来的碉堡,研制人员们立刻化身泥瓦匠,很快就将旧碉堡改建成了发动机试车台。碉堡的夹道用于测试,内部用于测量试验数据,每次试车时,王希季等人就要猫着腰躲在碉堡外面,即使是前来观看试验的钱学森也是这般待遇。

图12 - 钱学森(左)在探空火箭基地发动机实验现场(图片来源:news.sjtu.edu.cn)

钱学森(左)在探空火箭基地发动机实验现场(图片来源:news.sjtu.edu.cn)

 

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  1960年1月,“T-7M”如期出现在了上海南汇老港镇的发射场上。

  说是发射场,实际上除了一座20米高的燕尾槽形单轨发射架,几乎啥都没有。如今一提到火箭发射,我们总会想到高大上的壮观场面,可当时条件之简陋绝对超出一般人的想象:一台50千瓦的发电机便是发射场全部的动力系统;由于没有电话和喇叭,指挥所、发电机和发射架之间的交流几乎全靠吼;火箭的点火装置由灯泡加硝化棉制成;用于火箭分离的定时装置由一只小闹钟改装而来……最令人难以置信的是,给火箭加注燃料的设备居然是普通的自行车打气筒,而追踪火箭轨迹的所谓“雷达”竟是手摇天线。

图13 - 工作人员用打气筒为“T-7M”加注推进剂(图片来源:参考文献[7])

 工作人员用打气筒为“T-7M”加注推进剂(图片来源:参考文献[7])

图14 - 简陋的发射指挥所(图片来源:腾讯网)

 简陋的发射指挥所(图片来源:腾讯网)

  三个多月的废寝忘食,最紧张的点火时刻终于到来了。谁知,火箭刚一点火,瞬间就变成一团火球燃烧起来!望着熊熊火焰,所有人都愣住了。痛定思痛,王希季迅速率领研制人员排查失败原因。原来,火箭在启动时,一个与推力室相连的管路被振[震]裂了,大量推进剂外泄引发了大火。

  1960年2月19日,一枚崭新的“T-7M”火箭再次屹立在东海之滨的发射场上。16时47分,随着王希季的一声令下,只见发射架旁霎时涌起滚滚白烟,火箭在轰鸣声中向着蓝天飞奔。当火箭逐渐消失在人们的视野里,所有人都眼眶湿润,王希季和杨南生和大家一齐欢呼:“成功了!成功了!”

图15 - “T-7M”火箭发射升空(图片来源:参考文献[3])

 “T-7M”火箭发射升空(图片来源:参考文献[3])

  “T-7M”火箭完全由中国人自己设计和制造,从确定方案到发射成功,仅用了不到半年时间,堪称神速。尽管它只飞了8千米高,但却是我国第一个具有工程实践意义的火箭,是我国进入太空时代的第一步!

图16 - 钱学森(二排左九)与王希季(二排左八)等在“T7-M”发射架前合影(图片来源:news.sjtu.edu.cn)

 钱学森(二排左九)与王希季(二排左八)等在“T7-M”发射架前合影(图片来源:news.sjtu.edu.cn)

  当年5月,毛泽东在视察“T-7M”火箭时曾说:“八公里,那也了不起!应该八公里、二十公里、二百公里地搞上去!”如今,我国的航天事业早已今非昔比,而这一切的起点正是“T-7M”看似微不足道的八公里!

图17 - 1960年5月28日,毛泽东参观“T-7M”火箭(图片来源:参考文献[1])

 1960年5月28日,毛泽东参观“T-7M”火箭(图片来源:参考文献[1])

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推荐视频:1960年2月19日,中国第一枚试验探空火箭在上海发射成功(土豆视频)

 

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  参考文献:

  [1] 《上海航天志》编纂委员会. 上海航天志[M]. 上海:上海社会科学院出版社,1997.

  [2] 朱新轩,王顺义,陈敬全. 见证历史,见证奇迹:上海科学技术发展史上的百项第一[M]. 上海:上海科学技术出版社,2015.

  [3] 朱晴. 王希季院士传记[M]. 北京:中国宇航出版社,2014.

  [4] 方守贤. 科学寄语[M]. 北京:科学普及出版社,2014.

  [5] 石磊,王春河,张宏显,等. 钱学森的航天岁月[M]. 北京:中国宇航出版社,2011.

  [6] 姜玉平. 钱学森与技术科学[M]. 上海:上海人民出版社,2015.

  [7] 杨照德,熊延岭. 钱学森中国星[M]. 上海:上海交通大学出版社,2012.

  [8] 游本凤. 不该被遗忘的老港——中国第一枚探空火箭升起的地方[J]. 太空探索,2016(9):40-43.

  [9] 姜秀杰,刘波,于世强,等. 探空火箭的发展现状及趋势[J]. 科技导报,2009,27(23):101-110.

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