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航天史上獨一無二運載火箭:18000噸,核航母輔助發射如蒼龍出海

它是人類迄今為止設計過的最大的運載火箭,18000噸的起飛重量相當於6枚土星5號運載火箭,而且這是一款從海里點火發射的火箭。作為設計者的掌上明珠本應該力臻完美,為何最後又死於設計者的BUG之下?作為一項研發成本29億美元、總成本接近200億美元的天價項目,在花4.5億美元買航母都捨不得的年代,設計者為何能夠耗費數年時間對其展開研究?這一切還要從上世紀60年代說起。

身世之謎

1960年7月20號,華盛頓號核潛艇先後成功試射兩枚北極星A1彈道導彈,這使得人們意識到從海上發射運載火箭具有一定的可行性,同時,二戰末期德國研發的一款火箭U艇也提供了一定的思路,所謂的火箭U艇,就是拖拽著V1導彈的U型潛艇。隨後負責北極星彈道導彈研發工作的海軍上校羅伯特.楚阿克斯(Robert Truax)也開始了運載火箭在海上發射的可行性研究,因此很多人認為這就是該項目成立的原因。

軍師認為,以上的種種只為這項海上運載火箭項目的誕生,提供了一些客觀上的技術條件並非主要原因。隨時都在磨刀霍霍的冷戰時期,各國都在加強自己的實力,以免成為「彈下亡魂」。1960年初,法國成功試爆了國產原子彈,這讓法國成為全球第四個國家級核武俱樂部的會員,同時也讓法國手裡多了一張王牌,因為當時法國和美國的關係並不好;另外,1961年10月歷史上著名的沙皇炸彈試爆成功,在對峙和緊繃的局勢下,蘇聯以試爆27噸的氫彈對全世界發聲,表示蘇聯依舊是一個不可輕視的對象。1962年,楚阿克斯就公布了非常激進的海龍號運載火箭計劃。

不過1962年10月古巴導彈危機爆發,當時全人類已經有一隻腳踏進了核戰爭的門檻,幸運的是星星之火還未燎原就被徹底澆滅了。即便這場較量以美軍的勝利而告終,不過在老天第一他第二的美國人眼裡,被敵人挑釁就是莫大的恥辱,並且對手還只是極北苦寒之地的一頭熊。所以1963年1月,海龍運載火箭項目的最終報告被提交了。

或許你認為這只是一種巧合,不過蘇聯於1954年就裝備了射高2萬米、速度3馬赫的薩姆1防空導彈,這種導彈能夠讓B52轟炸機根本無法活著離開戰場;後來試爆成功的沙皇炸彈重27噸、爆炸當量超過5000萬噸,這種氫彈一旦飛到美國本土,無論擊落與否,美國都將深受其害。此時美國的大力神洲際導彈僅能攜帶一枚爆炸當量達到500萬噸的熱核彈頭,所以論威力和威懾力,此時美國已經處於下風。

不過起飛重量18000噸、運載能力高達550噸的海龍號運載火箭,如果真能設計成功,稍微改造就會得到當時乃至到現在最大的洲際導彈,因為如果裝得下的話,一枚海龍號洲際導彈能夠攜帶20枚沙皇炸彈,而且任何國家面對這種龐然巨物都將束手無策。因此,軍師認為這項計劃的誕生除了為了航天事業外,或許也是為了更好的威懾。那麼這款全球第一的運載火箭的威力到底如何呢?

海龍運載火箭

據悉,海龍號運載火箭高150米、直徑23米,人類歷史上建造過的,最大的土星5號運載火箭在它面前也只是個弟弟。其整體設計分為兩極半,第一級使用了一台RP-1煤油、液氧的發動機;第二級推進器使用了液氫、液氧的發動機,而剩下的半級就是用來裝海水的壓力艙。由於這款導彈的設計初衷就是在海里發射,所以發射全重高達18000噸,已經退役的土星5號火箭發射全重僅為3000噸,長征5號僅為850噸,所以一枚海龍堪比6枚土星5號,或者20枚長征五號運載火箭,550噸的近地運載能力也接近土星5號的五倍,足見當時這項計劃的侵略性。

另外,這款火箭還利用液氮這種惰性氣體的擠壓技術代替燃料泵,從而起到減重的作用。這種技術放在今天依舊不過時,因為俄羅斯的圖160戰略轟炸機在油箱內採用了可變形的泡沫,從而保證燃油不會因為持續使用而出現重心不穩或者供油中斷等問題。楚阿克斯和他的團隊總共進行了上千頁的論證研究,從引擎的設計到用潛艇合金鋼製作箭體再到載荷計算,甚至請船廠的專業人員來衡量建造的可行性,最終得出海龍看似荒謬的設計不僅完全可行,並且可回收技術的應用,還能大幅度降低發射成本。

目前世界上的航天大國都已經開始使用海上發射基地,這種漂浮的海上基地,可以讓運載火箭的體格不再受陸運工具和道路的限制,直接利用大型運輸船運抵發射中心。海龍號運載火箭則更加豪放,因為沒有加註燃料的海龍可以讓拖船直接從海里拖著走。那麼這麼先進的運載火箭,為何在圖紙上停留了近10年,最後在航天預算遭到削減的背景下,黯然下馬呢?

海龍殞身之謎

首先,這款火箭下馬的原因並非是能摧毀一切陸上發射基地的36000噸推力、長達1500米的尾焰以及能摧毀自身的音波,因為以上原因均與其在海里發射的設計初衷矛盾,而且當壓力艙注水後,火箭會慢慢的變成垂直的狀態,只要火箭的造型處理得當,海水的浮力和四周的壓力,會讓這款火箭一直處於垂直狀態,就連陸上的輔助裝置都省去了。

其實,拋開當時的政治環境不談,害這款火箭死在設計圖紙上的不是別人,正是它的設計團隊。因為他們的設計工作遺留了一個最大的BUG,即燃料的裝填問題。由於這款火箭需要藉助海水的浮力,所以在發射之前不能加註燃料,如此一來碩大且空的燃料箱才能產生巨大的浮力。液氧液氫不僅極易揮發,如果下水之前就添加,即便火箭能夠浮起來,燃料在到達發射點之前基本上也揮發殆盡了;而且液氫極不容易儲存,2019年12月11日,日本川崎重工才下水了世界上第一艘液氫運輸船,所以在上世紀60年代的技術背景下,海龍號只能在發射地點通過電解海水產生氧氣和氫氣,加壓後再注入火箭內部的方法才能獲得所需的燃料和氧化劑。

電解海水這活,不僅耗時而且極度消耗能量,所以楚阿克斯上校自己也承認,海龍火箭若想發射,必須需要一艘核動力航母的輔助。因為只有核動力航母的核反應堆能提供足夠的能量,並在合理的時間內完成液氫和液氧的生產。無論美國海軍願意與否,改造航母或者專門建造一艘用來生產液氫和液氧的核動力船隻,其費用不會比發射場建造費用便宜多少,而這個問題恰好成了海「龍」火箭的七寸。另外,這款火箭在未來的需求也是問題,畢竟550噸的運載能力能夠一次性地將400噸的國際空間站運到太空,而且即便在阿波羅項目的高潮階段,NASA也沒有在一年中發射過兩枚以上的土星5火箭,而就運載能力而言,一枚海龍堪比5枚土星5號運載火箭,所以海龍一旦出世,餘生應該全部都會在等待中度過。60年代末,受累于越南戰爭,美國宇航局大砍航天預算,海龍號運載火箭在極其不甘的吶喊中下馬。不過18000噸的「巨獸」猶如蒼龍出海般的發射,的確很符合航天的浪漫主義情懷,你認為呢?

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