火箭之父布劳恩如何得到火箭 (火箭有多难制造)

火箭之父布劳恩,火箭之父布劳恩如何得到火箭

书接上文,上文书说到,布劳恩工作的地方离开白沙导弹试验场不算远,新墨西哥州这地方有不少的军事基地。很多的德国专家都在布里斯堡工作,翻译 V-2 导弹的技术资料,或者是在美国装配V-2导弹,毕竟美国人需要实实在在的学习一下整个流程。

圣诞节快到了,德国专家的家属们都来了,老婆孩子热炕头啊。别提多幸福了。只有布劳恩是孤身一个人。他太年轻了,别看他是 V-2 导弹的技术总负责人,但是他就是他还没结婚。他的未婚妻,也就是他的表妹玛利亚还在德国呢。毕竟没结婚,不能算是家属,所以这一次没来。战后的德国仍然是一片废墟,毕竟恢复没那么容易,也不知道表妹生活的怎么样,有没有忍饥挨饿。

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科隆市区几乎成了废墟,只有文化古迹大教堂还矗立着

德国连战死的士兵和死亡的平民,再加上被*杀屠**的犹太人,死了能有 750 万人,占德国总人口的 10%,10 个死 1 个。全国的工人都吃不饱肚子,当时教会甚至宣布,偷煤不算罪孽。是啊,冬天来了,难道等着被冻死吗?德国人在忍饥挨饿,出来混总要还的,谁让德国人挑起战争呢?

布劳恩对家人很挂念,他写了一封信回德国,很快表妹就写了回信,告诉他德国这边的情况,家人都还好。布劳恩马上向托夫托伊打报告,要求回德国去结婚。你别说,托夫托伊还挺支持,还送了他一盒巧克力。这东西在战后的德国可是稀罕玩意儿。正好陆军有船去德国运货,托夫托伊就把布劳恩送上了船。

1947 年的 3 月 1 日,布劳恩牵着玛利亚的手走进了兰茨胡特的一座小教堂。经过简短的仪式,他俩正式成为夫妻。别人别提多羡慕了,德国男女比例失调,想找个老公挺费劲的。更别说这两口子要远走高飞去新大陆定居生活。

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布劳恩一家(1957年)

在美国,布劳恩两口子生活的还是挺幸福的,布劳恩按时上下班,工作也并不繁重。布劳恩生活很规律,早上起来先要背英语单词。两口子也要尽快熟悉英语,好快点融入到美国社会之中去。美国是个移民社会,有很多德裔美国人,都是在近几个世纪内移民到美国的。艾森豪威尔本人就是德裔,前总统赫伯特胡佛也是德裔。美国总统里面有三位是德裔美国人。除了这两位,第三位就是如今的川普,他的祖父是德国人。所以布劳恩一家融入美国社会没什么困难,趁着现在不忙,正好先要个孩子。

布劳恩还有很多的奇思妙想,写成报告递交上去,也没有了下文。倒是妻子提醒他,你不妨先写成科幻小说发表。这总比干巴巴的报告要有影响力。于是布劳恩就开始写他那本充满奇思妙想的科幻小说《火星计划》

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布劳恩出版的《火星计划》

布劳恩当时怎么这么闲啊?他还有时间写小说?这是要走大刘的路子吗?其实不是,当时他还没拿到美国的公民资格,所以美国人还不敢让他接触太多的机密。当时美国人的火箭研究机构也比较多,有点乱糟糟的。对待火箭究竟是什么态度,上上下下还没形成一致意见。你要是碰上某个参议员看着火箭项目不爽,说不定就能一斧子砍下来,预算就没了,没钱可就玩儿不转了。

空军当时刚刚建立,前身是陆军航空队。当时美国有超级空中堡垒轰炸机,还有最新的 B36 “和平缔造者”轰炸机也在紧锣密鼓的研发之中,这架飞机的最大起飞重量达到了 186 吨,作战半径 6400 公里,从东海岸起飞,然后跨过大西洋,飞到莫斯科扔下*弹核**,然后再飞回来,一点问题都没有,所以空军对火箭不是太着急。

空军不着急,但是陆军和海军就不一样了,他们是很着急的,因为他们也要在战略*器武**的研发上分一杯羹。就在“女兵下士”火箭做实验的白沙导弹试验场,又来了一伙人。他们是海军的火箭研发项目小组,他们研制的火箭叫做“海盗”

大家可能听过我讲美国国防部高级研究计划局的时候知道了,曾经有一次海军上将*反造**事件。其实就是海军与空军的窝里斗。当时只有空军能完成对敌人的战略轰炸任务,海军的飞机比较小,航程也短,载重量也小,是根本扛不动原*弹子**的。所以海军就在不断强调自己的重要性,海军的*器武**研发部门巴不得能拿出装在船上的远程火箭来完成核打击任务。

海军项目的主要负责人叫罗森,他原本是学电子的,对导弹一窍不通。他紧急到喷气推进实验室去速成了一下,马上就变成了火箭专家。他的目标是用一枚探空火箭把 227 公斤的重量送到 160 公里的高度上。这就需要一枚和 V-2 性能接近的火箭,但是这个罗森不想从重复仿制 V-2 导弹开始入手。他的想法是做一枚更好的 V-2,性能指标差不多,但是技术更先进

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海盗火箭

首先,他没有采取铁壳子,而是大量使用铝合金,这样他做的火箭就很轻,加上燃料不过才 5 吨重。发动机的推力才 9 吨,比 V-2 的 25 吨小多了。

海盗火箭还有一个创新,那就是采用了摇摆发动机,而不是燃气舵。控制理论里面有点典型的模型叫倒立摆,让你用手顶着一根长长的棍子,保持棍子不倒下来,你必须不断的动态调整。倒立摆的应用有很多,比如两轮的平衡车就是典型的倒立摆。火箭其实也差不多,也要不断动态调整喷气方向,才能保持火箭的飞行稳定

布劳恩采取的办法叫燃气舵,用石墨片伸进发动机喷射的高速气流之中,改变喷气的方向,但是这种方式效率不高,要损失 17% 的推力。海盗火箭把发动机安装在了能摆动的支架上,靠摇摆发动机来改变喷气的方向。这一招到现在还在各种大大小小的火箭上广泛运用。

海盗项目从哪个方面来讲都是成功的,总共不到 50 个人,花费了 500 万美元,研制了一套制导系统,打了 12 枚火箭,最高飞到 253 公里的高空。还带了彩色照相机上天,等到胶片冲洗出来一看,能看到西边的加利福尼亚,也能看到东边的墨西哥湾。还拍到了热带风暴的云图,这在以前是想都不敢想的,没人从这么高的地方往下看。

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RTV-G-4 Bumper 两级火箭

白沙导弹试验场还是很热闹的,经常发射火箭。女兵下士火箭太小了,运载量有限。但是正因为它小,可以把它架到 V-2 火箭的顶上,于是世界上第一枚两级火箭诞生了。正因为女兵下士用的是常温燃料,只要把两种燃料混在一起就能自动燃烧,所以在高空里也能点火,当做二级火箭再合适不过了。

不过要说这枚火箭是实在太难看了,V-2 火箭本身长的还算蛮漂亮的,粗细合适,顶部是一个自然的尖锥形,现在多加了一根说粗不粗说细不细的女兵下士。外观很难看,但是人家性能好啊,能飞到 390 公里的高空,二级火箭就是比一级的要强。

现代运载火箭的技术就是由这些探空火箭逐渐 摸索出来的。不过当时的火箭射程有限,远远达不到洲际导弹的射程。对于有没有必要投入资金去发展远程导弹,有不少人是反对的,最起码华盛顿不感兴趣。

在二战时期领导了科学研究与发展办公室的万尼瓦尔·布什在参议院的听证会上讲的就很清楚了:

关于3000英里(约4800公里)大角度火箭巳经说得太多。以我的观点这种事是不可能的,今后许多年也将不可能。有些人写了一些东西来烦我,他们一直在谈论一种3000英里大角度火箭,它能携带一枚原*弹子**,从一个大陆发射到另一个大陆,能直接打中一个精确的目标,比如一座城市。

我认为,从技术的角度,可以说世界上没有人知道该怎么做出这种东西,我深信在将来很长一段时期内都不会造出这种东西来。我认为我们可以不去思考这种东西。我也希望美国公众不去思考这种东西。

这个万尼瓦尔·布什可不是个外行,他在电子计算机方面是有所建树的。他设计的模拟计算机能解微分方程,他还构想了超文本的链接结构,他还呼吁建立了国家科学基金。更重要的是,他教出了一个好学生,信息论之父香农是他的研究生。就是这么一个行家里手,美国国家科学规划的重要负责人,他反对火箭研究,这是为什么呢?

以空军的角度来思考,扔在广岛和长崎的原*弹子**有 5 吨重。V-2 火箭只有 14 吨重,携带不到一吨的弹头飞不到 3 百公里。假如要带着 5 吨重的弹头飞行 4800 公里,按比例放大,这颗火箭起码要几百吨。这样的火箭能造出来吗?

即便能造出来,弹头再入大气层的时候,速度大约是每秒 6.4 公里,和空气剧烈摩擦产生的热量会把弹头烧掉的。导弹就像是一颗流星,在大气层里烧光了。

好,退一步说,即便弹头能落地,你如何保证精度呢?误差可是随着距离的增加而放大。要打莫斯科,结果打歪了,打死了荒郊野外的两头牛,你觉得合算吗?

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B50战略轰炸机

空军当时正在开发一种新的技术,那就是空中加油。把 B29 超级空中堡垒改造成加油机。在 KB29 加油机的保障下,美国的 B50 轰炸机甚至实现了环球不着陆飞行。B50 就是换了更大马力发动机的 B29,再说了巨无霸 B36 也在研发之中,怕什么呢?犯不上嘛。

就在布什信誓旦旦的作证说,远程火箭是一种不切实际的东西,就在这个档口上,兰德公司给出了一份秘密报告。他们提出了完全相反的意见,火箭是可以发射地球人造卫星的哦。在天上可是一览无余哦,哪怕是模糊的图像,也能对国防安全起到巨大的作用。不过当时的美国高层对此还是心怀犹豫,太空算是领空吗?这是一个国际法的模糊地带。毕竟以前没人讨论过这个问题,苏联抗议怎么办?翻脸怎么办?这事儿先放放吧。

不过空军还是对导弹发生了兴趣,不过是另一种导弹——巡航导弹。毕竟这东西更像是个飞机,也不需要飞到大气层外,没有弹头再入的问题,但是巡航速度低于音速是很容易被拦截的。所以,北美航空的设计师博莱提出了一个方案。利用火箭把飞机送上高空,然后抛弃火箭,打开冲压喷气发动机,开始以超音速巡航。这个导航系统比弹道导弹要简单,而且也很对空军的胃口。当然,厂家也想夹带私货,这不就可以名正言顺用空军的钱来研制火箭发动机了嘛。

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纳瓦霍导弹

这个项目代号叫做“纳瓦霍”,方案越简单越好,给 V2 导弹加上两个机翼,这就是第一级。导弹是竖着飞的,这东西是横着飞的。北美航空下属的火箭部门曾经研究过 V-2 火箭,对这些东西都不陌生,而且正好布劳恩手下的人都闲着呢,去那边挖几个人过来。他们本来就是 V-2 的设计者,照方抓药再设计一个类似的不算难吧。

纳瓦霍导弹是两级结构。这东西长得可不像运载火箭,倒是和后来的航天飞机有点神似。一颗大火箭,带翅膀的,背上再驮着一个长得差不多的家伙,也是个细铅笔的形状,还带着翅膀和尾翼。这就是那个使用冲压发动机的第二级。

1947 年,空军和陆军分家了。哪些归陆军哪些归空军呢?就以 1600 公里的射程为界,短的归陆军,长的归空军。空军不想把纳瓦霍导弹划归陆军,所以射程就开始不断的加码。从一开始的 800 公里射程逐渐延伸到了 5000 公里,后来发现 5000 公里也不够用,又延伸到了 8000 公里。已经比最开始足足翻了 10 倍了。原来的方案已经全都用不上了,只好重新设计。

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开始巡航飞行的纳瓦霍导弹第二级

纳瓦霍导弹靠火箭推送到 1.2 万米高空,速度达到 3 倍音速。然后火箭被扔掉。冲压发动机点火,开始超音速巡航。火箭是北美航空博莱负责设计,冲压发动机则交给了另外一家公司柯蒂斯-赖特公司去设计。

最后这个项目花掉了 7 亿美元,还是被砍掉了。虽然被砍掉了,但是研发的一系列子系统在日后派上了用场。比如开始尝试液氧煤油方案,如今的大推力火箭基本都是液氧煤油的版本。北美航空为这个项目设计了精度非常高的导航系统,日后也都用上了。

更重要的是,北美航空专门研发火箭的部门已经成了一个完整的公司,员工超过了 1600 人。1955 年,这个部门分离出来,成立了洛克达因公司和自动控制公司。洛克达因公司可是大名鼎鼎哦,它是美国液体火箭发动机的主要供应商,成了美国航天工业的支柱之一。不过这是后话了。

取代纳瓦霍导弹的是陆军主导的红石导弹。1957年,美国特地把一枚红石导弹树立在了纽约人流量最大的中央车站。中央车站的大厅房顶不够高,怎么办呢?在房顶上凿个洞,让导弹的尖端伸出去,这不就够了嘛。你要现在去看,这个洞还在呢。美国人这是干啥?为什么要这么兴师动众呢?

我们下次再说。

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