2.1 第一座太空天梯
第二次世界大战后,苏联和美国两个大国争相发展采用火箭发动机的导弹武器,并在突破两级导弹的基础上,改装成用于发射人造卫星的运载火箭,开展太空探测活动。
前苏联“东方号”运载火箭
1954年,苏美两国的科学家都提出了在1957~1958年的地球物理年发射人造卫星的计划。首先是苏联的吉洪拉沃夫在《关于人造地球卫星》的报告中,充分论证了利用二级火箭可以达到第一宇宙速度,从而能够把人造卫星送上地球轨道运行。苏联火箭总设计师科罗廖夫认为可以将正在研制的洲际弹道导弹采取两级串联和并联的办法,改装成二级运载火箭发射卫星。当年5月26日,科罗廖夫指出:“目前正在研究的末速度为7千米每秒的新产品有可能于近年内制成。用减少若干有效载荷的办法,可使发射卫星所需要的末速度达到8千米每秒。”6月25日,科罗廖夫又在报告中指出:“利用火箭飞行器实现超距离和实际无限高度的超高空飞行,在原则上是可能的。目前,制造人造地球卫星和进行载人高空飞行研究星际空间的火箭飞船日趋接近现实。”按照科罗廖夫的计划要求,1957年8月21日,P-7洲际导弹发射取得成功。根据发射人造卫星的需要,科罗廖夫对P-7洲际导弹做了改进,利用导弹作芯级,并在其四周捆绑4台火箭发动机作助推级,构成一种两级(也有称为一级半结构)的“卫星号”运载火箭。火箭全长29.17米,芯级直径2.95米,采用рд-108液氧煤油发动机;助推级长19米,整体底部直径10.3米,采用рд-107火箭发动机;火箭起飞质量267千克,推力2900千牛。1957年10月4日,第一枚卫星号运载火箭发射,将第一颗人造卫星送人环绕地球的轨道。世界上第一座天梯敲开了进入太空的大门。与此同时,美国海军研制的先锋号运载火箭,匆忙在1957年12月6日发射卫星遭到失败,不得不采用美国陆军弹道导弹局红石兵工厂在布劳恩主持下研制成功的丘比特号导弹,将其改装成“丘比特C”运载火箭来发射卫星。这枚丘比特C火箭后来命名为“朱诺1号”,火箭长21.7米,最大直径1.78米,总重28吨,起飞推力368千牛。1958年1月31日用于发射卫星获得成功。美国第一座太空天梯丘比特C运载火箭开辟了通向太空之路。
美国红石运载火箭
英国研制的“钻石号”运载火箭是世界上第三座太空天梯。钻石号为三级火箭,全长19米,最大直径1.4米,稳定尾翼翼展2.7米,发射质量18.4吨。第一级装1台液体火箭发动机,第二、三级各装1台固体火箭发动机。1965年11月26日钻石号运载火箭用于发射人造卫星获得成功。
日本是世界上第四个拥有运载火箭的国家。它的第一座太空天梯是L-4S四级固体运载火箭,火箭全长16.8米,最大直径0.73米,重9.4吨。1970年2月11日发射卫星成功。目前最大的为H-2A运载火箭。
日本H-2A运载火箭
中国是世界上第五个发射成功运载火箭的国家。中国第一座太空天梯命名为“长征一号”,是一种三级运载火箭,第一、二级由东风四号中远程导弹改装,采用液体火箭发动机,第三级采用新研制的固体火箭发动机。火箭全长29.46米,最大直径2.25米,起飞质量81.5吨,起飞推力1020千牛。1970年4月24日“长征一号”运载火箭发射卫星一举成功,从而揭开了中国向太空进军的序幕。
中国“长征一号”运载火箭