雷神導彈：跨越大西洋，瞄準莫斯科下篇

軍情 10-16

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文是小火箭經典導彈與運載火箭系列文章第3季的第2篇。在本文中，小火箭將繼續介紹美國「雷神」彈道導彈。（導彈的總體設計、材料、發動機、彈道計算、反衛星試驗以及這款導彈改造為運載火箭後，發射了NASA的第一枚探測器的歷史。）

雷神導彈：跨越大西洋，瞄準莫斯科下篇

小火箭終於找到了一張可以同時展示雷神導彈的主發動機、遊動發動機和燃氣發生器工作時的照片。注意燃氣發生器排出的黑色廢氣和萌萌的遊動發動機小火苗。

正好，可以借這張全身照說說雷神導彈的頭部設計。

雷神的頭部比較平，看上去不像能夠以很高的速度飛行的樣子。不過沒關係，反正雷神導彈的設計速度不高，這個小火箭已經進行了模擬計算，得到了雷神導彈的最大飛行速度數據，在下文會一起說。這樣的設計有助於放置她那巨大的144萬噸TNT當量的核彈頭，同時不會過分增加導彈的長度。（畢竟雷神導彈是要搭乘運輸機飛越大西洋的，太長了機艙里就放不下了。）

雷神導彈：跨越大西洋，瞄準莫斯科下篇

雷神導彈的頭錐為通用電氣研發的熱沉式頭錐，錐底圓直徑1.522米，錐角為105°。銅合金頭錐經過仔細打磨和拋光，十分亮眼。

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扁平而閃亮的頭錐是雷神導彈的一大特徵。

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一枚蓄勢待發的雷神導彈處理在范登堡空軍基地。旁邊停著的大卡車是給導彈供應液氧的。此時，導彈的液氧貯箱安全閥正在向外泄放氧氣，以防液氧貯箱的壓力過大。

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雷神導彈的氧氣閥，另外注意其鋁合金壁板之間的拼接處。

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塗成紅色的這個是雷神導彈的煤油加註口。

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雷神導彈的測試場

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正在準備進行垂直測試的雷神導彈

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雷神導彈部署在英國時的情況。這只是這個發射中隊的一小部分人。（整個中隊實際上由500多名工作人員組成。）

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一架勝利者轟炸機正從一枚雷神彈道導彈上方超低空掠過。1958年4月，專門用來投擲核彈的勝利者轟炸機服役。而不久，雷神導彈也開始在英國服役，對蘇聯形成了一定的核威懾。

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雷神導彈的運輸-起豎拖車

雷神導彈除了在英國蹲守之外，還在太平洋的一座小島上準備進行一項測試，那就是：

反衛星試驗

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上世紀60年代，一隊美國科研人員和軍人悄悄來到太平洋上的約翰斯頓環礁。

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在這座環礁上，他們建起了一座導彈發射基地。

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基地建好後，一枚雷神導彈矗立在環礁上的發射平台上。這枚導彈帶有一枚核彈頭。美軍計劃讓這枚導彈將核彈頭送入400千米以上的近地軌道中，並將其引爆。按計劃，這次引爆會在太空中瞬間形成一個直徑8千米的殺傷區，使該區域的衛星報廢。

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1962年7月25日，雷神導彈準備發射。不過，就在導彈將要離開發射台的瞬間，巨大的爆炸出現了！

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雷神導彈的爆炸後，約翰斯頓環礁一片狼藉。

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科研人員身穿防護服查看被炸飛的LR-79液氧煤油發動機。

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在約翰斯頓環礁上進行反衛星試驗的嘗試失敗後，美國空軍將這個美麗的地方當做核生化武器的堆放地。上圖為美軍在該地堆放的用于越南戰爭的化學物品，其中包括「大名鼎鼎」的橙劑。

對於雷神導彈，各處資料來源給出的射程數據不一致，小火箭對此進行了計算，以便求證雷神導彈的射程。計算雷神導彈的時候，最有趣的莫過於對彈頭氣動力的分析了，不過有關氣動計算的細節，前2季已經詳細說過了，這裡只給出彈道計算結果：

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小火箭進行了兩枚雷神導彈的彈道計算。上圖和上上圖用紅色圓點標出了莫斯科的位置。可以看到，雷神導彈的理論最大射程在2520千米以上，足夠覆蓋莫斯科周邊的很大一塊地方了。

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雷神彈道導彈的速度曲線。可以看到，在165秒以內，雷神導彈的推力勝過了彈體受到的空氣阻力。主發動機關機後，遊動發動機繼續工作7秒，以精確控制關機點速度。之後，雷神導彈飛了一段開普勒彈道，在再入大氣層以後，進入稠密大氣層之前，雷神導彈獲得了她的最大速度：4.5千米/秒。

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計算導彈彈道的時候，一定要和中學物理中提到的「忽略大氣阻力」這幾個字撇清關係。彈道導彈的氣動力是切不可忽略的。為此，小火箭特意計算了雷神彈道導彈在上升過程中受到的氣動力與其重力之間的比。可以發現，雷神導彈受到的氣動力還是蠻大的。當然，更要理清的概念是，彈道導彈並不是以拋物線的形式飛行的（不知這個錯誤的說法是從什麼時候開始流行的），即使是近似的話，中遠程彈道導彈在大氣層外面的彈道可以近似為橢圓的一部分，而不是拋物線。而考慮到氣動力的話，導彈的彈道就複雜得多了（雖然粗略地看起來還是像橢圓的一部分，但是，立志于飛行器設計專業的同學還是要嚴謹一些）。

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宇宙神導彈與雷神導彈

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雷神導彈在擁有了2500多千米的射程的同時，也擁有了480千米的射高。因此，她具有了成為一枚運載火箭的潛力。

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1958年10月11日，美國佛羅里達州卡納維拉爾角，一枚雷神-阿貝爾運載火箭在進行發射前的最後準備工作。

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這枚火箭將成立不久的NASA的第一枚探測器先驅者1號送上了太空。（該探測器原計劃用於探測地球附近和月球軌道上的電離層、宇宙射線、磁場、游離輻射和微隕星。但由於雷神-阿貝爾火箭關機時刻有點提前，探測器未能達到理論速度，這使得探測器無法接近月球。它在運行了43小時後進入地球大氣層，焚毀在南太平洋上空。

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