第737章 十年计划表,三级火箭发射卫星
第三阶段,54到57年。
项目代号:“嫦娥-1号”运载火箭
设计定位:三级液体运载火箭
终极目标:将50kg级人造卫星送入近地轨道
文件翻页的声音在安静的房间里格外清晰。
张弛的目光停在第三阶段的时间表上,眉头微微皱起。
他抬头看向桌对面的三位负责人。
“你们觉得这个时间表太激进了?”
陈志远推了推眼镜:“第二到第三阶段之间,这里面的技术台阶太高了……”
“从‘探空-2号’的两级火箭,直接跳到能把卫星打上轨道的三级运载火箭,中间缺了至少一个技术验证型号。”
施密特补充道:“而且卫星本身,是个完全陌生的领域。我们连一颗人造卫星该长什么样,都需要从头设计。”
张弛合上文件,身体往后靠了靠。
“那就说详细点。”他说,“你们觉得,从我们现在的V-2改进版,到能发射卫星的‘嫦娥-1号’,中间需要攻克哪些具体的技术难关?一个一个说。”
陈志远先开口:“第一关,多级火箭技术。我们现在仿制的V-2是单级火箭,最大速度也就4-5马赫,飞不了多远。
要把卫星送入轨道,需要达到第一宇宙速度,每秒7.9公里。这靠单级火箭做不到,燃料不够。”
他拿起笔,在纸上画了个简图:“所以必须搞多级火箭。‘嫦娥-1号’计划是三级。第一级工作完了就扔掉,第二级接着点火,这样能层层加速。”
“难点呢?”张弛问。
“两个难点。”陈志远竖起两根手指。
“第一,级间分离技术。
第一级和第二级怎么在高速飞行中安全分开?分离早了,速度不够;分离晚了,死重拖累。第二级点火早了,可能烧到第一级残骸;点火晚了,火箭可能失稳坠毁。”
“第二,高空点火技术。
第三级火箭要在接近真空的200公里高空点火。地面发动机点火靠大气压力,高空没大气,燃料混合、点火方式全得重新设计。这点我们完全没有经验。”
吕国富插话:“基地那边做过模拟分离试验,用小模型在风洞里试。成功率……不到三成。真箭上天会怎样,谁也不知道。”
施密特接过话头:“另外卫星本身,就是第二个大难关。即使火箭能把50公斤载荷送上轨道,这50公斤东西要能工作,要能活下来,要能传回数据。”
他从公文包里拿出一沓草图,铺在桌上:“我们初步设想,南洋星-1号大概是个直径60厘米的球体,外壳用铝合金,内部装仪器。”
“第一个问题:温控。”施密特指着草图,“太空环境极端。
向阳面温度能到100多度,背阴面零下100多度。电子仪器在这种温差下几分钟就坏。必须设计温控系统,可能是涂层,可能是百叶窗,可能是热管。
我们现在连测试这种系统的真空模拟舱都没有。”
“第二个问题:电源。”他继续,“卫星需要电。化学电池太沉,50公斤载荷顶多装几公斤电池,用几个小时就没电了。所以我们考虑……太阳能电池。”
张弛眼睛一亮:“太阳能?”
“对,硅太阳能电池。”施密特点头,“白鹰贝尔实验室去年刚发布这项技术,效率只有6%,但理论上能用。
问题是,这种太阳能电池在太空环境下的可靠性也是未知数。而且太阳能板需要展开,展开机构又是一套复杂系统。”
“第三个问题:遥测。”施密特最后说,“卫星在天上飞,我们得知道它活着。
需要小型无线电发射机,不断发回信号。发射机要轻,要省电,要抗辐射。”
吕国富开口接力:“第三关,地面配套。火箭上天只是开始,我们得知道它飞去哪了,卫星在哪个轨道上,什么时候经过我们头顶。”
“这需要建地面测控网。”他说,“至少三个观测站,分布在不同经度,用大型天线跟踪火箭和卫星,用计算机实时计算轨道。
但我们现在……高速计算机有了,但缺大型抛物面天线技术和足够数量的轨道力学计算专家。”
他顿了顿:
“就算这些都有了,还有个更基本的问题时间。
卫星绕地球一圈90分钟,每天过境时间都在变。我们需要精确的时间同步,所有测控站时钟误差不能超过千分之一秒。
这需要原子钟技术,我们……”
他没说完,但意思很清楚,没有。
会议室里安静下来。
三人看着张弛,等着他的反应。
张弛沉默了很久。
他站起来,走到窗前,看着外面的夜景。
远处的港口灯火通明,货轮进出繁忙。
这个国家正在快速工业化,但航天……确实是另一个维度的挑战。
“陈工,”他忽然开口,没有回头,“如果我说,这些技术难题,我知道大概的解决方向呢?”
陈志远一愣。
张弛转回身,目光扫过三人:“我不是科学家,但我看过很多资料,包括一些……超前的研究设想。”
“第一,多级火箭分离。”张弛走回桌前,“毛熊,他们可能已经在研究爆破螺栓分离技术。用小型炸药炸断级间连接件,简单粗暴但有效。我们可以朝这个方向试。”
“第二,高空点火。”他看向陈志远,“考虑过固体火箭发动机吗?第三级用固体燃料,不需要点火,通电就燃。虽然比冲低点,但可靠性高。”
陈志远眼睛一亮:“固体发动机……对,这个思路可行,我们可以从探空-2号的第二级固体火箭开始积累经验!”
“第三,卫星温控。”张弛继续,“最简单的方案,卫星自旋。让它像陀螺一样转,每个面轮流晒太阳,温度就均匀了。当然还要配合热控涂层,白色反射阳光,黑色辐射散热。”
施密特快速在笔记本上记录:“自旋稳定……这个思路确实简单有效。”
“第四,太阳能电池。”张弛顿了顿,“我们的晶体管生产厂本身就能制备超高纯度硅,只是如何制备太阳能电池还需要研发。
另外,电池封装可以用透明环氧树脂,防辐射的话……加一层薄石英玻璃。”
他说得很具体,具体到让三人都感到惊讶。
“第五,地面测控。”张弛最后说,“大型抛物面天线,可以用金属网结构,减轻重量。轨道计算……我们不是有南洋大学数学系吗?
让他们组建轨道力学小组,从基础公式开始推导。至于原子钟——”
他笑了笑:“我们可以买。伯尔尼有公司能做精密钟表,精度足够初期使用。先买几台,再逆向研究。”
会议室里又是一阵沉默。
这次沉默的含义不同了。
不是绝望,而是重新被点亮的希望。
几人互相看了看,眼中映照的都是惊喜。
似乎每次来见大统领阁下,都能获得新的提点,新的思路……
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