俄羅斯新一代火箭首次試飛成功

□ 李浩悅

莫斯科時間7月9日16時，俄羅斯最新研制的輕型“安加拉”1.2PP（PP意為“首次發射”）火箭從普列謝茨克航天發射場起飛，222秒后，火箭一子級分離，繼續飛行232秒后，整流罩成功分離，在發射約21分鐘后，火箭飛抵距發射場5700千米的勘察加半島庫拉靶場。

“安加拉”1.2PP是專門用于此次首飛任務的火箭型號，為兩級型火箭，一子級和二子級均為通用火箭模塊，此次飛行僅攜帶模擬有效載荷進行亞軌道飛行，目的是驗證各子級、箭載系統及地面發射支持系統的性能，為計劃在2014年12月底首飛的重型“安加拉”A5火箭做準備。

“安加拉”火箭是完全由俄羅斯設計、研制和生產的新一代火箭，可從俄羅斯境內向不同的軌道發射各種類型的衛星，使俄羅斯真正具備完全獨立進入空間的能力。該火箭研發工作前后用了近20年時間，耗資約30億美元。

跌跌撞撞走過20年

“安加拉”1.2PP火箭發射升空

蘇聯解體后，原先完整配套的航天體系分散在各個國家，比如：世界上最大的發射場——拜科努爾航天發射場位于哈薩克斯坦境內，俄羅斯“質子”號重型火箭發射依賴該發射場。為了擺脫對原加盟共和國的依賴，在國際航天發射市場保持長久的競爭力，俄羅斯決心研制新的火箭，該火箭的所有系統的研制生產都應在俄羅斯完成，并且要從俄羅斯境內的發射場發射。

1992年8月3日，在軍事航天部隊科技委員會《運載工具的現狀及其未來發展改進》的問題的決定和1992年9月15日俄聯邦政府決議的基礎上，宣布招標研制新的重型火箭系統。項目在“能源”火箭航天集團、赫魯尼切夫國家航天科研生產中心（以下簡稱赫魯尼切夫公司）和“馬克耶夫設計局”國家導彈中心三家公司間競爭。最后，以研制生產“質子”號火箭聞名的赫魯尼切夫公司勝出。

使用貝加爾助推器的“安加拉”火箭方案

新火箭名為“安加拉”，源自俄羅斯西伯利亞東南部的安加拉河。1994年8月，赫魯尼切夫公司啟動“安加拉”火箭的研制工作。該公司起初打算在烏克蘭“天頂”號火箭基礎上進行開發，并于1995年6月拿出了初步設計方案，但遭到否決，因為俄羅斯需要的是可以完全取代“旋風”號、“天頂”號、“宇宙”號、“隆聲”號和“質子”號火箭的新型系列化火箭。1998年4月，赫魯尼切夫公司完成了最終方案設計。新火箭按照模塊化、通用化的設計原則，利用通用火箭模塊、上面級的不同組合，形成多種型號的火箭，并且所有型號的“安加拉”火箭均可在同樣的發射設施上執行發射任務。

按照最初的計劃，“安加拉”火箭應當于2005年進行首次飛行試驗，然而由于缺少足夠的國家支持，訂貨方和執行方溝通協調不足，國家撥款時斷時續，期間還遭遇了兩次世界經濟危機。赫魯尼切夫公司不得不向銀行借貸60億盧布研發資金。2008年以后，火箭研制步伐開始加快，赫魯尼切夫公司多次放出“安加拉”火箭即將試飛的消息，但首飛時間數度推遲，先是2011年，后又改為2012年、2013年、2014年。

近年來火箭研制工作的重要進展如下：

2009年4月29日，在導彈航天工業科研試驗中心進行第一級通用火箭模塊第一批冷試車，目的是綜合調試發動機低溫推進劑（液氧）供給系統及其控制邏輯。

2009年6月18日，在導彈航天工業科研試驗中心進行第二批冷試車，這次使用了兩種推進劑，在試驗臺條件下綜合檢驗的推進劑供給系統的工作能力。

2009年7月30日，在導彈航天工業科研試驗中心IS-102試驗臺上進行第一級通用火箭模塊的點火試驗，試驗工作2009年11月26日結束。

2010年11月18日，在導彈航天工業科研試驗中心成功進行了第二級通用火箭模塊點火試驗，這是飛行試驗前的最后階段的地面試驗。

2011年5月23日，俄聯邦國防部與航天局組成的跨部門委員會確定，RD-191發動機順利結束了地面調試。

2012年10月，順利結束了“安加拉”火箭結構部件的低溫強度測試，驗證了火箭第三級艙段的強度，以及“安加拉”A3和“安加拉”A5的結構分離部件。

此外，第一級通用火箭模塊作為韓國“羅老”號火箭的第一級，分別于2009年、2010年和2013年進行了三次飛行（只有最后一次成功）。

2012年11月，俄羅斯國防部長邵伊古在到發射場視察中，了解“安加拉”火箭發射設施的工作進展情況，決定對發射場設施的建設工作進行嚴格監督，制定了明確的發射時間表，空天防御部隊司令每天聽取工作進展報告，國防部副部長鮑里索夫每兩周聽取一次匯報，國防部長邵伊古每月聽取一次工作進度匯報。正是在軍方高層的監督下，發射場的設施建設進度才有了保障。

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在2013年5月底，俄副總理羅戈金在俄政府總理梅德韋杰夫參加的會議上表示，“安加拉”火箭預計將于2014年5月底從普列謝茨克發射場發射。直到2014年6月，人們才第一次看到“安加拉”1.2PP火箭佇立在發射臺上。預訂6月25日的試射推遲到27日，可就在發射前79秒，火箭因技術故障自動推遲發射，當時，觀看直播的普京總統大為惱火，要求盡快查清故障原因。

俄專家在初步評估后認為，需要將火箭從發射臺撤下進行詳細故障排查。7月初，該火箭再次被運往發射臺，并于9日發射成功。

“安加拉”系列火箭結構示意圖

等待發射的“安加拉”

先進的設計理念

1.模塊化、系列化、通用化

“安加拉”系列火箭最大的特點是采用模塊化、系列化、通用化的設計理念。高度標準化的第一級和第二級通用火箭模塊（URM-1和URM-2），以及兩種系列上面級（“微風”號系列和使用氫氧發動機的低溫上面級）構成了各型安加拉火箭的基礎。

第一級通用火箭模塊URM-1長25.1米，直徑2.9米，配裝RD-191液氧/煤油液體火箭發動機，加注燃料后的重量達149噸。根據火箭第一級所用URM-1數量不同，“安加拉”火箭可分為4個型別8種型號：輕型“安加拉”1火箭（包括“安加拉”-1.1、-1.2）第一級使用一個URM-1；中型“安加拉”A3火箭（包括“安加拉”-A3、-A3/KVSK）；重型“安加拉”A5火箭（包括“安加拉”-A5、-A5/KVTK）分別使用三個和五個URM-1；未來還可能會出現使用7個URM-1的重型“安加拉”A7火箭（包括“安加拉”-A7.2、-A7.2V）。其中，最輕的“安加拉”火箭發射質量149噸，而最重的火箭發射質量超過1100噸，近地軌道運載能力覆蓋范圍達2噸～50噸。

除了通用火箭模塊外，“安加拉”火箭在控制系統、測量設施、有效載荷整流罩等方面也大量采用標準化組件。此外，“安加拉”系列火箭的地面發射系統繼承了“天頂”號火箭的發射陣地，具有射前準備和發射操作過程高度自動化的特點，發射陣地可用于“安加拉”系列所有型號火箭的發射，發射陣地只需做少量改變，即可交替發射“安加拉”系列不同型號的火箭。

“安加拉”系列各型火箭基本性能參數

2.清潔的高性能液體火箭發動機

俄羅斯現役重型“質子”火箭發動機使用有毒的四氧化二氮/偏二甲肼做推進劑，在貯存、運輸及加注等操作過程中需要特別處理，火箭子級濺落所含的剩余燃料會污染土壤，火箭發射一旦發生事故，也會對環境造成重大污染。

值得強調的是，俄羅斯在研制補燃循環液氧煤油火箭發動機方面經驗豐富，技術水平遙遙領先其他國家。俄上世紀80年代研制成功地面推力740噸級的四燃燒室RD-170發動機，達到了液體火箭發動機的技術頂峰，90年代后向美國、歐洲、印度、韓國等國家出口發動機產品和相關技術。美國“宇宙神”5號火箭使用的RD-180發動機正是RD-170發動機的雙燃燒室改型，“安加拉”火箭URM-1所用的RD-191發動機同樣源自RD-170發動機，是其單燃燒室型改型，地面推力200噸，是生態清潔的高性能液體火箭發動機產品。

3. 箭體結構件大量使用復合材料

第一級可重復的“貝加爾”助推器

研發中的“貝加爾”可重復使用助推器

“貝加爾”可重復使用助推器多視角圖

結構件中復合材料的比例，是火箭現代化水平的重要標志。俄羅斯奧布寧斯克“工藝技術”科研生產企業總經理奧列格·科米薩爾表示，“安加拉”重型火箭廣泛使用聚合物復合材料（其用量比“質子”-M火箭高出20%）?？泼姿_爾特別指出，“安加拉”火箭大量使用復合材料制造火箭頭部整流罩。復合材料殼體質量輕，強度高，還可降低噪聲影響。如果頭部整流罩使用鋁和玻璃鋼，為了抵御火箭發射時高達100分貝的噪聲對有效載荷的影響，內部需要包裹半米厚的護墊，這不僅增加了質量，也減少了內部空間。赫魯尼切夫公司與奧布寧斯克“工藝技術”科研生產企業共同開發了新的5米直徑重型火箭整流罩，相對于當前使用的直徑4米的整流罩，可將火箭的運載能力從6噸提高到8噸。

4.未來或可發展出部分可重復使用的產品

“安加拉”火箭的引人之處還在于提出了第一級可重復使用概念，即研制可重復使用的一子級通用助推器——“貝加爾”助推器。這是一種外形與飛機相似的可返回重復使用的火箭助推器，它帶有機翼和尾翼，是一種可以自動控制的飛行器?；鸺痫w時，助推器兩側的機翼折疊，利用火箭發動機點火推動火箭加速上升，上面裝有大約110噸的推進劑，可以把火箭送到大約60 千米的高空。隨后，“貝加爾”助推器與火箭其他部分分離，機翼打開，滑行飛過稀薄的外大氣層。最后，安裝在飛行器筆尖型部位的噴氣式發動機開始工作，并利用自己的導航系統使助推級像飛機一樣返回發射基地。

俄專家分析認為，使用“貝加爾”助推器可以節省30%的發射成本?！柏惣訝枴敝破餮兄乒ぷ鬟€在進行當中，同時也面臨俄羅斯國內其他類似設計方案的競爭，未來能否實現還不確定。

對俄羅斯火箭發展的影響

由于“安加拉”系列火箭運載能力覆蓋范圍寬，完全研制成功后將可以取代“質子”-M（“安加拉”-A5、-A7)，“天頂”-2（“安加拉”-A3），“旋風”-2/3（“安加拉”1.2）和“宇宙”3M（“安加拉”1.1）幾種其他火箭。并且，“天頂”號火箭和“旋風”號是由烏克蘭研制的產品。在俄羅斯，只有“聯盟”系列火箭不能被它取代。在“安加拉”系列火箭各型號全部問世后，可保障俄羅斯完全獨立進入空間的能力，在遠東新建的“東方”發射場投入使用后，還將獲得更加強大的空間運輸能力。

“安加拉”火箭對于俄羅斯獨立開展空間活動有重要意義。1995年1月6日，俄聯邦總統頒布了《關于研制“安加拉”火箭》的總統令，將研制“安加拉”火箭確定為具有國家重要性的任務。把“安加拉”火箭研制確定為一項國家的重要任務并非偶然。首先，對于發射地球靜止軌道有效載荷來說，俄目前只能靠“質子”號火箭從哈薩克斯坦的拜科努爾發射場完成。而重型“安加拉”火箭（-A5、-A7）強大的運載能力，使俄從本國的普列謝茨克航天發射場也可執行這樣的任務。

在當今世界航天發射服務市場上，俄羅斯火箭具有較強的競爭力，年發射次數占全球40%以上，長期保持世界第一?！鞍布永被鸺K化、通用化的設計理念可提高整個火箭系列零部件的通用性，有助于實現火箭零部件的批量化生產，各型火箭從同一個通用發射臺執行發射任務，這些措施將大幅降低火箭的研制生產成本和地面基礎設施的建設維護成本，從而繼續強化俄羅斯在運載領域的優勢地位，也必將進一步增強其國際競爭力。

“安加拉”火箭20年曲折的發展歷程，見證了俄羅斯航天的興衰。新老火箭交替需要一定時間，“安加拉”系列火箭完全投入使用估計要到2020年前后。作為備受矚目的新一代產品，此次“安加拉”火箭首飛成功，或許正預示著俄航天業迎來新的曙光。

正在進行試驗的通用火箭模塊