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国防教育信息
国防教育信息
（第6期，总第77期）
仪征市国防教育办公室2016年7月20日
★军事科技★
SpaceX与"猎鹰9"：
回收火箭的那些事儿
据外媒报道，当地时间4月8日，美国太空探索科技公司（SpaceX）首次成功在大西洋上回收火箭，这也是人类历史上首次实现海上回收第一级火箭。
此次发射时间为美国东部时间周五下午4时43分，发射地点位于美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地。
约10分钟后，飞船与火箭成功分离，进入预定轨道，推进器部分随后调转方向，返回地面，降落在大西洋中一艘无人船上，圆满完成了回收任务。
现如今，谈及多次刷爆朋友圈的SpaceX与“猎鹰9”火箭（Falcon9）相信绝大多数人都不会陌生——就在去年12月，SpaceX开发的“猎鹰9”火箭在当地时间21日晚，成功在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射并回收。
这是SpaceX继去年六月爆炸事故暂停发射后的首个任务，也是人类历史上首次在载荷发射到太空后，火箭成功软着陆返回地球，被国内外的航天专家公认为航天科技领域“里程碑式”的大事件。
而实际上，SpaceX的火箭回收计划可谓是好事多磨。
早在2015年1月10日，该公司首次依托“猎鹰9”火箭进行“龙”飞船的发射。
当其第一级火箭完成任务并分离之后成功地降落，却因未能控制好速度没有完成软着陆，直接摔在了漂浮甲板上，箭体部分设备损坏。
而在试验之前，SpaceX公司便已经坦率承认，要实现在这样一个海面平台上的安全着陆无疑是一项巨大的挑战——整条回收船宽度不到100米，而所有此前的测试试验精度误差水平却都在10公里上下。
一个月之后的2月12日，SpaceX公司的“猎鹰9”火箭再次在卡纳维拉尔角发射升空，两分多钟后一级火箭分离。
SpaceX原计划通过这次发射再次尝试回收火箭，但是由于降落目的地风浪太大，担任着陆平台的驳船无法维持平稳，不得不取消回收尝试，火箭改为在水面上软着陆。
与此同时，SpaceX创始人马斯克在“推特”上表示：
一级火箭保持垂直状态返回落至水面，着陆点误差小于10米，基本可以说是成功了。
也许是因此受到了激励，仅仅两个月之后，SpaceX公司于4月14日再度使用“猎鹰9”成功发射“龙”飞船到国际空间站。
但对一级火箭的第三次回收尝试却再次遭遇挫折——一级火箭返回大气层后，虽然准确到达降落地点，但由于着陆力量过大，无法正常回收。
而接下来的一次发射失败给SpaceX公司带来了巨大打击。
在2015年6月28日的国际空间站货运补给任务中，该公司的“猎鹰9”火箭升空两分半钟后突然爆炸解体，携带约2500公斤补给的货舱也被炸毁。
原本计划的火箭回收着陆试验也被迫取消，该公司不得不宣布暂停发射任务。
但随着6个月之后陆上平台火箭回收试验的成功，雄心勃勃的SpaceX再次重启了超高强度的火箭发射回收试验。
今年1月17日，该公司成功发射了搭载一颗海洋观测卫星的“猎鹰9”火箭，并将该卫星送入了低轨道。
但是，在世界范围内广受关注的火箭第一级海上回收试验却未能按计划取得成功。
SpaceX在社交网站上发表声明称，第一级火箭对准了海上无人浮动平台，但却因着陆支架折断难以着陆。
也许是运气在与SpaceX公司和埃隆·马斯克开玩笑。
一个月前的3月4日，当地时间下午6点35分，先后经历了四次推迟的“猎鹰9”火箭成功发射了卢森堡通信卫星SES-9，不过在尝试海上回收一级火箭时，箭体并没有精确降落在驳船中心，最终还是以在甲板上硬着陆而告终。
毫不气馁的马斯克再度表示，虽然“猎鹰9”以及火箭在遥控船上硬着陆，不过SpaceX一开始就没有对成功回收抱有太大希望，并表示“下次飞行将是个很好的机会”。
如今，海上平台与陆上平台第一级火箭回收试验双双成功，SpaceX公司和埃隆·马斯克又一次成为了世界聚光灯下的焦点。
成功造出氢弹需要哪几步？
相对原子弹，氢弹的威力更大。
从原子弹到氢弹，是核武器质的飞跃。
那么，想要造出一枚成熟且能够投入实战的氢弹，要过哪些难关呢？
第一步：
原理突破。
氢弹是利用轻核聚变反应放出巨大能量的武器，从雷管引爆炸药到核爆炸结束，需要经过几十个物理过程。
研究这些物理过程的规律，并在此基础上提出新的设计原理，是研制氢弹的关键。
美国探索氢弹初期，就是在用大量裂变材料点燃少量热核材料，还是用少量裂变材料点燃大量热核材料上煞费苦心，最后采用“特勒-乌拉姆装置”奠定成功爆炸的基础，才使氢弹原理试验宣告成功。
第二步：
材料合适。
核聚变材料主要有氘、氚，氘、氚是氢的同位素。
氢在自然界中大量存在，但氚在自然界中极为稀少，人工制造的氚成本高、稳定性差，如何在常温常压下将气态的氘、氚制成适用于武器使用的材料？
如何达到至少1000万摄氏度高温的聚变条件？
如何研制数量足够多密度足够大的轻核材料？
这些问题曾让无数科学家头疼不已。
因此，选择合适的核聚变材料，使其达到高温、高密度，又能维持足够长的燃烧时间，是制造氢弹的诀窍所在。
第三步：
构型设计。
氢弹构型是指各种材料的配置、形状和尺寸。
1979年，美国曾发生了一起“《进步》杂志事件”，文章涉及了氢弹构型，被美国政府认为泄露了国家机密，引起诉讼。
氢弹构型的具体细节，各有核国家至今仍守口如瓶。
氢弹构型难以借鉴，只有通过大量的大规模理论及数值模拟计算，才能设计出有效的核装置。
第四步：
人才储备。
研制氢弹需要核物理学、力学、光学、化学、电子学、材料科学、计算机科学等多个学科协同配合，背后需要的是强大的人才储备。
早在1941年9月，美国刚开始研制原子弹的时候，物理学家恩里科·费米就向爱德华·特勒提出是否能利用原子弹爆炸点燃热核反应的问题，许多天才的科学家也都不同程度地谈及这个问题。
因此，从上世纪40年代初开始，一大批多学科专业领域的科学家向氢弹研制发起挑战，最后由被誉为“氢弹之父”的科学家爱德华·特勒将理想变成现实。
第五步：
国力充足。
氢弹的研究设计要比纯裂变原子弹困难得多，需要大量的新技术、新材料和新设备，涉及许多基础性工业和原创性科学领域。
掌握氢弹的设计原理和制造技术，是一个国家科技水平和实力的全面反映，更是一个国家综合国力的重要体现。
因此，不具备坚实的工业基础和一定的经济实力，不掌握必要的核技术，想制造出成熟的氢弹，只能是一厢情愿。
第六步：
试验验证。
氢弹爆炸包含大量十分复杂的物理过程，尽管经过了半个多世纪的发展，但对其作用规律的认识和掌握还远远不够，氢弹的设计至今仍强烈依赖于设计人员的经验，只有大规模核爆炸试验才能对所研制的核装置的合理性进行有效验证。
因此，核试验是研制发展氢弹必不可少的手段。
按试验时的环境条件不同，核试验的方式有大气层核试验、地下核试验、高空核试验、水面及水下核试验，核试验方式的选择与试验目的紧密相关。
地下核试验采用全封闭式爆炸，可避免场地大规模放射性污染，同时便于安排实时近区物理测量，对研究核武器原理以及核爆炸物理过程十分有利，还可以创造模拟高空环境的真空条件，进行高空核爆效应研究。
所以，有核国家后期全部采用地下方式进行核试验。
由于核爆炸具有巨大的破坏性，1996年9月10日，联合国大会通过了《全面禁止核试验条约》。
《全面禁止核试验条约》规定：
缔约国将作出有步骤、渐进的努力，在全球范围内裁减核武器，以求实现消除核武器，在严格和有效的国际监督下全面彻底核裁军的最终目标。
所有缔约国承诺不进行任何核武器试验爆炸或任何其他核爆炸，并承诺不导致、鼓励或以任何方式参与任何核武器试验爆炸。
相关资料
原子弹亦称裂变弹或裂变武器，是利用铀或钚等易裂变重原子核的链式裂变反应，在瞬间释放巨大能量的核武器。
原子弹主要由引爆控制系统、炸药部件、反射层、核装料组成的核部件、中子源等构件组成，威力通常为几百到几万吨TNT当量。
氢弹亦称聚变弹或热核武器，是利用核裂变装置爆炸的能量引发氢的同位素氘、氚等轻元素原子核发生自持聚变反应，在瞬间释放巨大能量的核武器。
氢弹的威力可达几千万吨TNT当量。
中子弹亦称加强辐射弹，是一种以热核材料氘氚聚变反应所产生的高能中子辐射为主要杀伤力，冲击波和光辐射效应降到很低的特殊性能核武器。
它的爆炸威力不大，通常为千余吨TNT当量。
对于集群和装甲目标，中子弹是一种有效武器。
东方红一号，你想知道的都在这里
国务院日前批复，自今年起将每年４月２４日设立为“中国航天日”。
为什么选４月２４日？
４６年前，１９７０年４月２４日，我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”发射成功，拉开了中国人探索宇宙奥秘、和平利用太空、造福人类的序幕。
让我们伴随着《东方红》的乐曲，重温４６年前新华社向世界播发的一份电文——
“新华社四月二十五日讯：
一九七０年四月二十四日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星。
卫星运行轨道，距地球最近点四百三十九公里，最远点二千三百八十四公里，轨道平面和地球赤道平面夹角六十八点五度。
绕地球一周一百一十四分钟。
卫星重一百七十三公斤。
用二０.００九兆周的频率，播送《东方红》乐曲……”
听得见
在宇宙“唱”响《东方红》的“神器”长什么样？
几经找寻，我们在北京航天城中国航天科技集团五院５０２所里找到了“东方红”乐音盒的“双胞胎”兄弟－－备份乐音盒。
这个小兄弟保存完好，金色外壳和“东方红”三个字锃亮发光。
它的“孪生哥哥”是怎么“唱”《东方红》的呢？
科研人员从火车站的钟声中受到启发，用电子线路模拟铝板琴演奏清晰悦耳的《东方红》乐曲。
从“音键”的选择、调配，到所有元器件、材料和测试仪器，经过上百次试验，终于取得了令人满意的效果。
测控站将接收到的东方红一号卫星传回的音乐信号录制成磁带，专机送往北京，供中央人民广播电台向全世界广播。
当年在发射东方红一号的酒泉卫星发射中心测量站任技师的侯同来说：
“我专门跑到主机房去听卫星播送的《东方红》，觉着特自豪！
”东方红一号发射成功，标志着中国成为世界上第五个能够独立研制和发射人造卫星的国家。
新加坡《民报》说：
“中国成功地发射了第一颗人造地球卫星，从天外飞来的音波，不但震荡了举世的人心，也使美、苏两国闻之相顾失色。
”
１９５７年１０月４日，世界上第一个人造地球卫星由苏联发射成功。
它的呼叫信号是滴滴答答的电报码，遥测信号是间断的。
看得见
它飞得那么遥远，肉眼能看见么？
东方红一号的外形为近似球体的７２面体。
尽管７２面体的外形设计能使卫星在旋转时闪闪发光，但由于卫星直径只有１米，本体亮度只相当于六等星。
聪明的中国人自有办法！
七机部第八设计院（现中国航天科技集团五院５０８所）专家们想出了“借箭显星”的妙招。
长征一号第三级火箭跟卫星一起入轨，如果能找到火箭，就能找到东方红一号了。
家们做了一条聚酰亚胺绸“围裙”，把第三级火箭包起来，表面镀上铝。
火箭随卫星入轨后，“围裙”撑开直径达４米。
阳光照射下，亮度接近可观察的二等星。
１９７０年４月２５日晚８点２９分，卫星飞经北京上空。
大地沸腾了！
在全国各地，人们激动地仰望着太空，仔细寻找着那颗中国星。
许多４月２４日这天出生的婴儿，不约而同地有这样一个名字－－“卫星”。
当时，我国对卫星飞经各国首都上空的时间进行了预报，以便各国观测，在国际上引起强烈反响。
东方红一号卫星，在跟踪手段、信号传输形式和星上温控系统等技术方面，均超过了苏美等国首颗卫星的水平。
上得去
“运载火箭的能力有多大，航天的舞台就有多大。
”
运载火箭进入空间的能力是探测和利用空间的前提与基础。
长征一号标志着中国具备了进入空间的能力，标志着中国驶入了走向太空的“快速路”。
虽然，东方红一号“小几岁”，但是把它送入太空的我国第一枚运载火箭长征一号也是“蛮拼”的。
从托举各国第一颗卫星的质量记录看，长征一号“举重若轻”。
来自长征系列火箭的摇篮－－中国航天科技集团一院的数据显示：
中国第一颗人造卫星质量比前４个国家首颗卫星的质量总和还要多近３０千克。
在地球上向远处发射炮弹，当炮弹速度达到７．９千米／秒时，不再落回地面，而绕地球做圆周飞行。
这就是第一宇宙速度Ｖ１，也是人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动必备的速度。
长征一号运载火箭一、二级选用液体燃料，第三级采用固体火箭。
火箭全长２９．４６米，最大直径２．２５米，起飞推力１０４吨。
长征一号是怎样让东方红一号达到Ｖ１的？
早在１９５８年，毛泽东就提出：
“我们也要搞人造卫星。
”
中国科学院开始了人造卫星的规划工作。
“开始以为很快能搞成，随后发现条件不够，科技人员缺乏基础理论知识。
”９６岁还在坚持工作的王希季院士接受新华社专访时说。
１９６４年，中国相继成功发射了第一枚弹道式导弹、爆炸了第一颗原子弹。
一系列进展为发展人造卫星奠定了基础，卫星计划被重新提上议事日程。
“周总理主持中央专委会议，原则批准了中国科学院关于发展我国人造卫星工作规划方案建议，确定整个卫星工程由国防科委负责组织协调，代号６５１。
全国的人、财、物均为６５１开绿灯。
”任务的行政负责人戚发轫院士回忆说。
第三级
１９６５年，诞生于四川泸州的我国首个固体火箭发动机研究院所——七机部第四研究院北上搬迁到呼和浩特，扎根在内蒙大青山脚下。
现在，它属于中国航天科工六院。
“当年的条件之艰苦是现在的年轻人难以想象的。
没有天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊的诗意画面，有的是满眼荒漠和夜间出没的野狼。
科研人员和农民一起住在‘干打垒’的土房子里，主食不够土豆充饥，埋头画图设计。
”院里的老同志说。
参加了长征一号第三级固体火箭研究、设计、试制、试验直至发射飞行的全过程陈克明清晰记得当年那段“压力山大”而又激情燃烧的岁月。
“１９６６年１１月２９日，杨南生副院长向我和另外４名同事传达了七机部关于研制长征一号火箭第三级固体火箭发动机的指示和要求。
在那个动荡的年代，杨副院长奔波在方圆十多公里的厂区，把骨干动员出来工作。
”陈克明说。
功勋试车台，默默记录着当年惊心动魄的一幕幕。
为了抢建高空模拟旋转试车用的试验设施，杨南生累得坐骨神经痛。
人们常常心疼地看到他不得不用单腿蹬车。
１９６８年１月２６日，白毛风肆意呼啸。
高高试车台上，长征一号火箭第三级固体火箭第一次旋转试车开始了。
杨南生让下属们往后退，自己在最前面。
双眼紧紧地盯着即将喷火的地方。
３０秒，１５秒，没能往下数，发动机爆燃，脱缰野马般吼叫着飞出试车台……
杨南生立即组织力量检查、分析。
他指导工作人员先后解决了脱粘和燃烧后某种成分沉积的问题，后１９次试车，均获成功。
“正是第三级固体火箭在‘最后一公里’的有力一推，将中国人的首枚人造卫星提速到第一宇宙速度，实现绕地飞行。
”王希季说。
赤胆忠心铸“箭心”。
钱学森曾这样评价：
中国固体火箭发动机取得的成绩，完全是靠自力更生得来的，没有外国援助，没有经过仿制的阶段。
这是一个伟大的成绩，是中华民族的骄傲。
算算算
互联网时代的我们，难以想象当年为发射一颗卫星，要付出多么艰苦的计算。
中国航天科工集团二院退休老专家宋庆元的青春就是在为国之重器算、算、算中度过的。
“单位只有一台计算机，大部分时候用手摇计算器。
计算一个弹道耗时一个月。
计算纸垒了一房间。
我们不知道具体为什么算，但知道在为国家做很重要的事，所以夜以继日。
”８０岁的宋庆元女士说，自己２１岁一毕业就进入国防科工领域。
耄耋之年，那个“很拼”的年代的“很拼”生活时常在她脑海回放。
“那会我第二个孩子特别小，刚会跑。
我一出家门，孩子就追在后面，哭喊妈妈。
家里老人就跟在孩子后面撵。
我心里酸酸的，但一想到工作重要，还是一天天坚持。
”
直到发射成功后，宋庆元才知道自己算的是中国首枚人造卫星轨道数据。
“那一刻，觉得所有辛苦都是值得的。
”宋庆元说。
没想到，更大的惊喜在后面。
作为东方红一号研制人员的代表之一，她被邀请“五一”劳动节上天安门。
“先是周总理进来了，他向同志们问候辛苦了。
８点左右，毛主席出现在城楼上，挥着手走向大家。
后来，他微笑着和我们一一握手。
我特别激动，幸福的泪水夺眶而出。
”宋庆元说。
新起飞
东方红一号设计工作寿命２０天。
但它实际在太空中工作了２８天。
它的外形为近似球体，依靠银锌电池供电。
“球形设计兼顾多方考虑。
”曾担任东方红一号卫星总体组副组长的潘厚任说：
一是可使卫星有较大的结构利用空间；二是在平面上粘贴太阳能电池片比在曲面上粘贴更方便可靠。
东方红一号采用自旋稳定方式，有利于降低能耗。
“虽然早已停止工作，但东方红一号还在太空中飞行。
”长征一号火箭轨道组组长李颐黎说。
整整飞了４６年，那么东风红一号是从哪起飞的呢？
大西北的巴丹吉林沙漠边缘，中国酒泉卫星发射中心从当年鲜为人知崛起为世界知名航天发射中心。
“１９５８年１０月，中国酒泉卫星发射中心正式组建。
当时，国家财政十分困难，党和政府举全国之力来建设我国的第一个综合导弹试验靶场。
就拿中心的这条铁路来说，当时就投入了５９６０万元，而当年全国一年的财政收入才３７０多亿元。
”中国酒泉卫星发射中心党委书记夏晓鹏说。
戈壁沙丘下的指控室里，当年使用过的仪表设备显得简陋陈旧，只有墙面的标语依然醒目：
“一定要在不远的将来，赶上和超过世界先进水平！
”
赛跑还在继续。
与老塔架遥相呼应的，是载人航天工程宏伟气派天蓝色新塔架。
１９９２年，中国载人航天工程正式启动，酒泉卫星发射中心以其独特的环境条件和雄厚的科技实力，被确定为载人航天发射场。
迄今为止，这里先后发射了９９颗卫星、１０艘飞船和“天宫一号”目标飞行器，组织实施了一千多枚各类火箭试验，创造了在我国航天事业发展史上诸多“第一”。
今年，我国将在中国酒泉卫星发射中心发射“天宫二号”和“神舟十一号”。
中国航天，风雨兼程一甲子，正迎来新的起飞。
惯性制导：
最常用的制导手段
惯性制导（InertialGuidance）是利用陀螺仪和加速度表组成的惯性测量装置测量导弹的运动参数，控制其按预定路线飞行的一种制导方式。
与制导程序要求的预定值进行比较，如果有误差，制导系统即发出指令，修正导弹的弹道直至命中目标。
惯性制导系统由惯性测量装置、计算机和执行机构等组成。
惯性测量装置测出导弹运动参数的变化，计算机根据实时测得的数据、发射前输入的初始条件和重力影响等数据，算出导弹的实际飞行速度、航向、姿态和坐标，并将这些数据与制导程序要求的预定值进行比较，根据偏差大小产生相应的制导指令，执行机构根据制导指令控制导弹沿正确的路线飞行。
按惯性仪表安装方式的不同，惯性制导分为平台式和捷联式两类。
平台式是将加速度表装在惯性平台上，利用陀螺仪使平台保持稳定，不管导弹飞行时姿态发生多大变化，平台相对于惯性参考坐标系的方向始终保持不变，因而可以简化导航计算。
平台还能隔离弹体的震动，为惯性仪表提供良好的工作环境。
因此，洲际弹道导弹、潜地弹道导弹、远程巡航导弹和大型运载火箭基本上都采用平台式惯性制导。
按所建立坐标系的不同，分为空间稳定平台式惯性制导系统和本地水平平台式惯性制导系统。
前者的台体相对于惯性空间是稳定的，用以建立惯性坐标系。
它受地球自转和重力加速度的影响，需要补偿，多用于运载火箭和航天器；后者台体上的加速度计输入轴所构成的基准平面能始终跟踪运动物体所在的水面，因此加速度计不受重力加速度的影响。
这种系统多用于沿地球表面作接近等速运动的运动物体，如飞机、巡航导弹等。
捷联式惯性制导是将惯性仪表直接安装在弹体上，省去惯性平台。
制导系统体积较小，重量较轻，可靠性也较高，但所测得的运动参数必须经过计算机进行坐标变换和计算才能获得所需的制导数据。
因此，要求计算机容量大、速度快，同时要求惯性仪表抗震动、抗冲击。
现已研制成功没有转动部件的激光陀螺，工作不受震动或冲击的影响，因此采用激光陀螺的捷联式惯性制导已经广泛应用于多种战术导弹。
惯性制导是一种自主式制导，制导系统工作时不易受人为干扰、自然环境以及气象条件的影响。
弹道式战略导弹，通常采用惯性制导系统，在一些战术导弹制导的初始段或末段也常用惯性制导系统。
比如，地对地战术导弹、战略导弹和运载火箭都采用惯性制导。
但其主要缺点是制导误差随时间积累，因此对工作时间较长的惯性制导系统，要用其他制导方式进行修正，构成复合制导。
常用的有惯性/GPS制导、惯性加地形匹配制导、星光惯性制导等。
本期发至：
各镇，各园区、中心、办事处，各部、委、办、局，各人民团体，驻仪各单位，驻仪各部队。
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赵道海
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