世界火箭的发展史

世界航天技术发展历史~

11月10日下午，由西北工业大学主办，航天学院承办的“第三届大学生科技创新年月之航天专场报告会”在教学西楼D座报告大厅隆重举行。本次报告会由中国航天推进技术研究院11所研发中心主任兼主任研究师、主任设计师李平教授主讲。西北工业大学教务处副处长李辉老师，航天学院党委副书记乔彩燕老师，教务处于竹君老师，航天学院分团委书记顾振芳老师，航天学院张永福老师及动力与能源学院辅导员齐天老师出席了报告会。
李平教授用通俗的语言从“世界航天发展历程及航天应用”、“中国航天发展历程及成就”、“中国推进技术展望”和“创业辉煌”等方面进行讲解。在“中国航天发展历程及成就”方面，李平教授从“两弹一星”和“运载火箭”讲起，介绍了中国的“应用卫星”、“载人航天”和“月球探测”方面取得的伟大成就，并说明“月球探测”工程分为“探”、“登”、“驻”三个环节，中国尚处于第一阶段；在“推进技术”方面，李平教授讲了中国航天推进技术的艰难创业历程，并和在座师生分享了航天推进的发展趋势及目标。
李平教授的本次报告深入浅出，内涵丰富，分析透彻，满足了在座同学对航天知识的渴望。李平教授也给予了同学们殷切期望和建议，告诉我们航天还没有形成真正意义上的产业，人类对于宇宙和自然的探索才刚刚开始，大航天时代还需要经过几代人的共同努力。
人物简介：李平，毕业于中国航天总公司的第一研究院，历任资轨控发动机工程组长、设计室副主任、型号副主任设计师、现任中国航天推进技术研究院11所研发中心主任兼主任研究师、主任设计师。他曾获得国防科技进步奖一等奖、二等奖、三等奖各一次，国防科工委个人三等功二次。他还是中国航天科技集团公司学术技术带头人，陕西省“三五”人才，“航天将”获得者。
http://www.nwpu.edu.cn/youth/xwzx/yxjw/86657.htm

卫星发展史

第一章 世界航天发展简史

探索浩瀚的宇宙，是人类千百年来的美好梦想。我国在远古时就有嫦娥奔月的神话。公元前1700年，我国有"顺风飞车，日行万里"之说，还绘制了飞车腾云驾雾的想像图。外国也有许多有关月亮的美好传说。
自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来，到1990年12月底，前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭，修建了10多个大型航天发射场，建立了完善的地球测控网，世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。其中包括3875个各类卫星，141个载人航天器，111个空间探测器，几十个应用卫星系统投入运行。目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天，有12名航天员踏上月球。空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到上世纪末，已有5000多个航天器上天。有一百多个国家和地区开展航天活动，利用航天技术成果，或制定了本国航天活动计划。航天活动成为国民经济和军事部门的重要组成部分。

航天技术是现代科学技术的结晶，它以基础科学和技术科学为基础，汇集了20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透，产生了一些新学科，使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不断提出的新要求，又促进了科学技术的进步。

一、 火箭技术

火箭技术推动了人类航天发展的历史。

火药是中国古代的四大发明之一，火箭是在火药发明之后中国人发明的。早在公元1000年宋朝唐福献应用火箭原理制成了战争武器，13世纪初传到外国。传说在14世纪末，中国有个学者万户在坐椅背后安装47支当时最大的火箭，两手各持大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力升空。但是一声爆炸之后，只见烟雾弥漫，碎片纷飞，人也找不见了。为纪念这位世界上第一个试验火箭飞行的勇士，月球表面东方海附近的一个环形山以万户命名。18世纪，印度军队在抗击英国和法国军队的多次战争中曾大量使用火箭并取得良好的效果。由此推动了欧洲火箭技术的发展。曾在印度作战的英国人康格雷对印度火箭作了改进。他确定了黑火药的多种配方，改善了制造方法并使火箭系列化，射程达3公里。这些初期火箭的原理成了近代火箭技术的基础。

19世纪末20世纪初，随着科学技术的进步，近代火箭技术和航天飞行发展起来，先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基，美国人戈达德和德国奥伯特。

齐奥尔科夫斯基毕生从事火箭技术和航天飞行的研究。在他的经典著作中，对火箭飞行的思想进行了深刻的论证，最早从理论上证明用多级火箭可以克服地心引力进入太空。他建立了火箭运动的基本数学方程，奠定了理论基础。他首先提出了使用液体推进剂火箭的倡议，经过了短短的30年就实现了。他预想到现代火箭的真实结构，并论述了关于液氢-液氧作为推进剂用于火箭的可靠性，设想用新的燃料（原子核分解的能量）来作火箭的动力。他具体地阐明了用火箭进行航天飞行的条件，火箭由地面起飞的条件，人造地球卫星及实现飞向其他行星所必须设置中间站的设想。他还提出过许多的技术建议，如建议用燃气舵控制火箭，用泵来强制输送推进剂，以及用仪器自动控制火箭等，都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。

戈达德博士在1010年开始进行近代火箭的研究工作。他在1919年的论文中提出了火箭飞行的数学原理，指出火箭必须具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他认识到液体推进剂火箭具有极大的潜力，1926年3月他成功在研制和发射了世界上第一枚液体推进剂火箭，飞行速度103km/h，上升高度12.5米，飞行距离56米。
奥伯特教授在他1923年出版的书中不仅确立了火箭在宇宙空间真空中工作的基本原理，而且还说明火箭只要能产生足够的推力，便能绕地球轨道飞行。同齐奥尔科夫斯基和戈达德一样，他也对许多种推进剂的组合进行了广泛的研究。

真正的近代火箭的出现是在第二次世界大战时的法西斯德国。早在1932年德国就发射A2火箭，飞行高度达3公里。1942年10月发射成功V-2火箭（A4型），飞行高度85公里，飞行距离190公里。V-2火箭的发射成功，把航天先驱者的理论变成现实，是现代火箭技术发展史的重要一页。

1945年5月，第二次世界大战德国战败，前苏联俘虏部分德国火箭技术人员，缴获了几枚V-2火箭和有关技术资料。在此基础上，1947年前苏联仿制V-2火箭成功。1948年自行设计了P-1 火箭，射程达300公里。1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，射程分别达到500公里和1750公里。1957年8月，成功发射两级液体洲际导弹P-7，射程8000公里，经过改装的P-7于1957年10月4日，发射成功世界上第一颗人造地球卫?quot;人造地球卫星1号"，从而揭开了现代火箭技术新的一页。前苏联由于发射多种航天器的需要，先后研制成功"东方"号、"联盟"号、"宇宙"号、"质子"号、"能源"号等多种型号的运载火箭，可将100多吨的有效载荷送入近地轨道。

二战后，美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家，缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V-2火箭，1949年开始研究"红石"弹道导弹，1954年制定人造卫星计划，1958年2月1日"丘辟特"C火箭成功发射美国第一颗人造卫星，美国为发射多种航天器的需要，先后研制成功"先锋"号、"丘诺"号?quot;红石"号、"侦察兵"号、"大力神"号和"土星"号等运载火箭。

中国于1960年11月5日第一枚近程火箭发射试验成功。我国有"长征"号（CZ）系列运载火箭，主要有CZ-1、CZ-2、CZ-3、CZ-4四种基本型运载火箭和CZ-1D、C（CZ-2C）、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E、CZ-2F、CZ-3A、CZ-3B、CZ-4B等几种改进型。

1990年4月7日，中国CZ-3 运载火箭发射成功美国制造的"亚洲一号"卫星。长征火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列，至今已将27颗外国卫星发射上天。
法国从50年代开始自行研制探空火箭和导弹，并在此基础上研制"钻石"号运载火箭。1965年11月至1967年2月，法国"钻石"号火箭将A-1、D-1人造卫星送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天事业，它是欧洲空间局的主要成员国，并承担"阿里安"号运载火箭的大部份研制工作。

欧空局正式成员国有比利时、丹麦、法国、联邦德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和英国；非正式成员国有奥地利和挪威；加拿大为观察员国。由欧空局研制的"阿里安"1号运载火箭于1979年12月24日首次发射成功。迄今已研制有"阿里安"1-5号五种基本型和多种改进型火箭。"阿里安"4号为欧空局主要运载工具，至今已发射80余次，失败7次，成功率在世界商用卫星运载工具中名列前茅。

日本自1963年开始研制"谬"系列固体运载火箭，共有4代。1970年日本宇宙开发事业团决定引进美国"德尔它"号运载火箭技术，以发展本国的N号运载火箭。1975年9月，日本首次用N-1火箭成功地发射了"菊花"1号技术试验卫星。1994年试验成功带有氢氧燃料装置的N-2火箭。印度自行研制成功运载火箭系列SLV，ASLV，PSLV和GSLV。2001年4月同步轨道卫星运载火箭GSLV发射成功。

此外，还有英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国均有利用本国制造或租用他国运载火箭来发射人造卫星的能力。

二、卫星时代

人造地球卫星的计划设想早在1945年就在美国出现，美海军航空局已着手研究一种把科学仪器送入太空的卫星，次年美国陆军航空局在审?quot;兰德计划"的一项类似的研究报告中，就有"实验性环球空间飞行器"的初步设计。随着现代科学技术和一系列大功率运载火箭的发展，为人造地球卫星的研制和发射打下了坚实的基础。

1957年10月4日，前苏联用"卫星"号运载火箭把世界上第一颗人造地球卫星送入太空，卫星呈球形，外径0.58米，外伸4根条形天线，重83.6公斤，卫星在天上正常工作了三个月。同年11月3日，前苏联发射了第二颗卫星，卫星呈圆锥形，重508.3公斤，这是一颗生物卫星，除了利用小狗"莱伊卡"作生物试验外，还有于探测太阳紫外线，X射线和宇宙线。按照今天的标准衡量，前苏联的第一颗卫星只不过是一个伸展开发射机天线的圆球，但它却是世界第一个人造天体，把人类几千年的梦想变成现实，为人类开创了航天新纪元。


人造地球卫星出现之后，60年代前苏联和美国发射了大量的科学实验卫星、技术实验卫星和各类应用卫星。70年代军、民用卫星全面进入应用阶段，并向侦察、通信、导航、预警、气象、测地、海洋和地球资源等专门化方向发展。同时各类卫星亦向多用途、长寿命、高可靠性和低成本方向发展。80年代后期新起的单一功能的微型化、小型化卫星是卫星发展上的新动向，这类重量轻、成本低、研制周期短、见效快的小型卫星将是未来卫星的一支生力军。除美、苏外，中国、欧洲航天局、日本、印度、加拿大、巴西、印尼、巴基斯坦等国都拥有自己研制的卫星。


为什么经过短短的三十多年，航天活动取得了如此迅速的发展呢？除了美、苏搞空间军备竞赛发射了大量的军事应用卫星外，主要是人类一开始就非常重视航天技术的应用。航天活动大大扩大了人类知识宝库和物质资源、给人类日常生活带来了重大的影响和巨大的经济效益。航天活动大大推动了现代科学技术和现代工农业的向前发展。


三、空间探测

空间探测的主要目的是：了解太阳系的起源、演变和现状；通过对太阳系内的各主要行星及其卫星的比较研究进一步认识地球环境的形成和演变；了解太阳系的变化历史；探索生命的起源和演变。空间探测器实现了对月球和行星的逼近观测和直接取样探测，开创了人类探索太阳系内天体的新阶段。


月球探测：月球是地球的唯一的天然卫星，自然成为空间探测的第一个目标。直接考察月球有助于更好地了解地-月系统的起源，月球是未来航天飞行理想的中间站和人类进入太阳系空间的第一个定居点。

美国和前苏联自1958年至1976年8月共发射过83个无人月球探测器，其中美国36个，前苏联47个。此后，美、苏再也没有发射过无人月球探测器。1990年1月日本发射了一颗月球探测器，成为第三个向月球发射探测器的国家。探测器由两部分组成，一部分（182公斤）进入大椭圆轨道，在地-月系统中飞行，另一部分（11公斤）在月球轨道上飞行。日本还计划在1996年2月发射一颗重550公斤（含推进剂190公斤）的月球-A探测器。

月球探测已经实现的主要方式有：（1）在月球近旁飞过或在其表面硬着陆，利用这个过程的短暂时间探测月球周围环境和拍摄月球照片；（2）以月球卫星的方式获取信息，其特点是探测时间长并能获取较全面的资料；（3）在月球软着陆，可拍摄局部地区的高分辨率照片和进行月面土壤分析。

1999年7月31日，为了确证月球上到底有没有冰，美国"月球"勘探者号进行了飞行器撞击月球实验。

行星和行星际探测 人类长期借助于天文望远镜观测行星表面的细节，发现了土星光环、木星卫星和天王星；运用万有引力定律陆续发现了海王星和冥王星；借助于近代照相术、分光术和光度测量技术对行星表面的物理特性和化学组成有了一定的认识。然而人们在地面隔着大气层观测行星，已经不能满足对行星的深入研究。行星和行星际探测器为行星和行星际空间的研究提供了新的手段。

自1960年至1978年美、苏和西德共发射了63个行星和行星际探测器，其中美国23个，前苏联38个，西德2个。采用的探测方式有：（1）从行星附近飞过拍摄照片，测定它们的辐射和磁场；（2）在行星表面硬着陆，直接探测行星大气；（3）绕行星飞行，成为行星的人造卫星；（4）在行星上软着陆，对行星表面进行细致的分析和探测。1960年3月发射了第一个行星际探测器"先驱者"5号，进入了一条0.8~1.0天文单位的椭圆日心轨道，测量了行星际磁场、行星际粒子和太阳风，探测表明太阳风像喷水池螺旋形喷水图形；发现地球磁场在向着太阳的一面被太阳风压缩，另一面至少延伸到500万公里远。1962年8月发射的"水手"2号成功地飞过金星，发现金星没有磁场和辐射带。1970年8月发射的"金星"7号第一次降落金星表面，探测表明金星表面温度为475℃，压力为90±15个大气压。多次探测表明金星有稠密的大气层和厚厚的云层和频繁的闪电，发现金星大气中二氧化碳占97%，氮气占1%~3%，，水气占0.1%~0.4%。1964年11月发射的"水手"4号飞过火星，探测表明火星没有辐射带和磁场，测量到火星电离层的特性和大气密度垂直分布，火星表面大气压不到海平面大气压的百分之一，照片表明火星上的环形山与月球相似。1975年8月发射的"海盗"1号第一次在火星上着陆成功，探测表面火星大气中尘土含量很高，火星大气本身二氧化碳占95%，氮占2.7%，还有微量的氩、氧和水汽；对火星土壤分析表明，硅占15%~20%，铁占4%，还有少量的钙、铝、硫、钛、镁、铯和钾。1973年11月发射的"水手"10号，同水星相会的探测表明，水星有极稀薄的含有微量氩、氖和氦的大气，只有地球大气的一万亿分之一；水星表面温度在510℃~-210℃之间；水星有磁场，强度是地球磁场强度的百分之一，照片表明水星有密密麻麻环形山。1972年2月和1973年4月发射的"先驱者"10号和11号发现木星的辐射带强度是地球辐射带强度的10000倍，而且它的脉动磁场延伸到土星附近，发回了木星和土星云量的图像，有关土星主外光环很有价值的资料，它们通过小行星带时没有受到损害，它们最终将飞出太阳系进入恒星际空间，它们带有会被地外文明世界理解的信息牌。

为了探索宇宙的奥秘，美欧联合研制的"哈勃空间望远镜"于1990年4月发射升空，这项计划获得了巨大的成功，十年间进行了10多万次的天文观测，观测了大约13670个天体，向地球发回了黑洞、衰亡中的恒星、宇宙诞生早期的"原始星系"、慧星撞击木星以及遥远星系等许多壮观图像，为近2600篇科学论文提供了依据。这是人类空间天文观测工作的一个里程碑。

1997年7月4日，美国"探路者"号火星探测器在火星表面安全着陆，并释放出一辆火星?quot;漫游者"号，第一次拍摄到火星的彩色三维立体图像，传回地球大量的火星表面的照片。

四、载人航天

载人航天在航天活动中占有重要位置。尽管航天器携带装置精确、灵敏度高、能自动观察、操作、储存、处理数据，但它们不能代替人的思维。初期载人航天器一方面研究航天技术，另一方面进行生物学和医学试验，研究航天员在长期失重条件下的反应，航天员在密闭舱中的工作能力，航天器对接时和走出航天器时的人的生理反应。
前苏联自1961年4月到1970年9月共发射了17艘载人飞船（"东方"号6艘、"上升"号2艘?quot;联盟"号9艘）。1965年3月航天员在"上升"号上第一次走出飞船，1966年1月两艘"联盟"号飞船第一次在轨道上交会对接，并实现两个航天员从一艘飞船向另一艘飞船转移。1971年到1982年发射了7艘重量为18~20吨的"礼炮"号空间站，截至1985年还发射了27艘载人飞船（"联盟"T号、TM号）和25艘无人飞船（"进步"号）用作天地往返运输系统。1986年发射了"和平"号空间站，这是未来永久性空间站的核心舱，将于90年代建成由7个舱组成的大型空间站。俄罗斯计划21世纪前期发射无人和载人火星飞船以及建立载人月球基地。设计寿命为五年的"和平号"空间站运行了十五年，于2001年3月23日13时59分安全地坠落在南太平洋海域。

美国自1961年5月至1966年11月发射了16艘载人飞船（"水星"和"双子星座"）。"水星"和"双子星座"计划是载人登月飞行目标"阿波罗"计划的头两个阶段。1965年6月"双子星座"飞船上的航天员第一次步入太空，1966年3月"双子星座"-8号和"阿金纳"飞行器在轨道上第一次成功地实现对接，此后，"双子星座"飞船系统进行过多次交会和对接。1967年至1972年共发射了14次"阿波罗"飞船（其中3次无人飞行，3次载人绕月飞行，6次载人登月飞行，12名航天员登上月球）。1973年发射了"天空实验室"并和"阿波罗"飞船进行过对接。1969年尼克松政府宣布70年代研制载人航天飞机，1984年里根政府宣布90年代建立永久性载人空间站。
1993年9月美俄二国达成协议，合作建造一个有16国参加的国际空间站，2006年完成。2001年5月，美国宇航发烧友蒂托进入国际空间站俄罗斯舱遨游8天，成为地球旅客航天游第一人。

另一方面，美国和俄罗斯关于载人火星飞行的计划正在悄悄进行之中。二、三十年以后，人类就可能登上红色的行星--火星。
1999年11月20日，长征二号乙火箭发射"神舟号"无人试验飞船上天，11月21日飞船顺利回收，我国航天技术实现了历史性的跨越。中国航天员遨游宇宙的日子已经不远了。

火箭起源于中国，是我国古代的重大发明之一，早在宋代就发明了火箭，在十三世纪以前，中国的火箭技术在世界上遥遥领先，火箭是热机的一种，工作时燃料的化学能最终转化成火箭机械能.现代火箭用来发射探测仪器，以及人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等空间的飞行器.目前各种型号的中国火箭有：
1、长征一号是我国第一枚三级运载火箭.它以两级液体火箭为基础，加固体第三级.固体发动机由固体发动机研究院研制.全箭由中国运载火箭技术研究院技术抓总.箭长29．46m，最大直径2．25m，起飞质量81．5t，起动推力达106 N.二、三级有转接锥壳相连.第三级与第二级完全分离后，起旋火箭点火，使第三级在空中自由起旋.整流罩用水平抛脱.长征一号火箭具有将300 kg的卫星射入倾角为70°、高为440km的圆轨道的运载能力.
1970年4月24日，“长征一号”运载火箭在酒泉发射中心首次发射我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”，再次发射把实践一号科学实验卫星送入轨道.
“长征一号”的改型，“长征一号丁”，在原一二级基础上，更换三级固体发动机，将使其近地轨道的运载能力达到700kg～750kg.
2、长征二号两级液体运载火箭，全箭长约32m，最大直径3．35m，起飞质量190 t，一级装有4台发动机，地面推力为2．8×106 N，二级主发动机真空推力7．3×105 N，还有4个可以遥控的游动发动机(总推力4．7×104N)，能将1．8 t的有效载荷送入近地轨道，1974年11月首次发射，由于一根导线有暗伤，导致飞行试验失败.1975年11月发射返回式遥感卫星准确入轨.接着，又发射两次，均获成功.
随着卫星对火箭运载能力要求的提高，“长征二号”火箭也作了相应的技术状态的修改，使技术性能和运载能力均有所改进和提高.近地轨道运载能力达到2．5 t左右，命名为“长征二号丙”，多次发射均获得成功.发射表明：“长征二号丙”设计方案正确，性能稳定，质量可靠，获得国内外同行的好评.
3、长征二号E即长征二号捆绑火箭，中国运载火箭技术研究院研制的第一枚推力捆绑式(也叫集束式)运载火箭，它是以经过改进的“长征二号丙”火箭作芯级(一级加长4．6 m，二级加长5．2 m)第一级箭体上并联4个长15．3 m，直径2．25 m的液体助推火箭.上面级和卫星都装在直径4．2 m，高10．5 m的整流罩内，全箭长49．7 m，芯级直径3．35 m，芯级一级发动机4机关联，加上4枚助推火箭，总推力为6×106N，可把8．8 t有效载荷送入200 km的圆轨道，1988年底获准研制，只用了18个月的时间，实现了预定目标.1990年7月16日首次发射，一举成功，把一颗巴基斯坦的科学试验卫星和一模拟有效载荷准确送入轨道.用如此短的周期，研制成功一个新型大推力运载火箭，这在我国是史无前例的，在世界航天史上也属罕见，它为我国发展载人航天技术和满足国际卫星发射服务市场的需要奠定了基础.1992年为澳大利亚发射两颗美制第二代通信卫星.
这种火箭，如配以中国的固体推进剂的上面级可将3 t的有效载荷送入同步转移轨道；如配以液氢液氧推进剂上面级，构成“长征二号E/HO”，其同步轨移轨道的运载能力将达到4．8t.
4、长征三号是以“长征二号丙”为原型加氢氧第三级组成的三级运载火箭.由中国运载火箭技术研究院负责总设计和研制第三级，第一、第二级由上海航天局承制，全箭总长44．56 m，起飞质量202 t，起飞推力2．8×106 N，第三级氢氧发动机在高空失重条件下二次启动.其同步转移轨道推力为1．4×104N.1984年1月29日首次发射，由于第三级发动机二次启动不正常，卫星进入近地轨道运行.经过70个昼夜的奋斗，4月8日再发射，获得圆满成功.
1990年4月7日，“长征三号”为香港卫星通信有限公司成功地发射了亚洲一号通信卫星，标志着中国的长征系列运载火箭开始步入国际卫星发射服务市场.
5、“长征三号甲”“长征三号甲”是为发射新一代通信广播卫星而研制的新型运载火箭.它在“长征二号”运载火箭的基础上，采用了多项先进技术，同步转移运载能力由原来的1．4 t提高到2．5 t，它是一种大型三级液体火箭，全长52．5 m，直径和整流罩均超过长征三号，起飞质量241 t，起飞推力3×106 N，火箭质量近40 t，自1986年2月开始研制，重大技术有30多项，其中火箭的三级推力氢氧发动机，冷氦加温增压系统，动调陀螺四轴平台，低温氢气能源双向摇摆伺服机构等4项技术已属世界一流.我国航天科技工作者倾注8年心血研制的这种运载火箭，至今发射3次，均获成功，巍巍长箭涉三关，在我国航天史上写下一页新的篇章.
首试锋芒送双星.1994年2月8日北京时间下午4时34分，最新研制的“长征三号甲”运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，将一颗“实践4号”空间探测卫星和一颗模拟卫星送上太空.
前功尽弃经磨难.第二枚“长征三号甲”运载火箭于1994年11月30日凌晨1时2分在西昌卫星中心发射成功，火箭点火升空后，经过24分钟飞行，把我国新一代通信卫星“东方红3号”送入近地点20．58 km，远地点36 220 km的地球同步转移轨道，卫星完成第三次变轨，进入巡航姿态.经过三次变轨后，卫星已在准同步轨道上运行.由于星上姿态控制推力器燃料泄漏，未达到进入同步轨道的目的.1997年5月12日，“长征三号甲”运载火箭第三次发射，成功地将“东方红3号”通信广播卫星送入预定轨道.
6、长征三号乙我国自行研制、目前运载能力最大的新型捆绑式运载火箭“长征三号乙”于1997年8月20日凌晨从西昌卫星发射中心成功地将菲律宾卫星送入轨道，这表明长征系列运载火箭具备了能把5 000 kg有效载荷送入高轨道的能力.这是长征火箭第46次成功发射，也是中国长城工业总公司第12次执行商业发射服务合同.
“长征三号乙”火箭全长54838 m，起飞质量426t，可将5000 kg的有效载荷送入倾角为28．5°的地球同步转移轨道，它充分继承了长征系列的芯级除贮箱加长，结构加强及整流罩加大以外，与长征三号甲火箭相同，也具有在真空条件下二次启动能力的氢氧发动机技术和同轴挠性平台等技术.火箭一级周围捆绑的4个助推器，与长二捆火箭完全相同.由于捆绑了助推器，其控制和遥测系统在长三甲的基础上作了相应的修改，是中国长征系列火箭中高轨道运载能力最大的火箭.
马部海卫星是美国劳拉空间系统公司在fs1300平台的基础上设计的三轴稳定地球同步通信卫星，它共有30个C波段转发器和24个KU波段转发器，能向菲律宾、中国和东南亚地区提供语言、图像和数据传输等通信服务.马部海卫星是亚洲地区功率最大的通信卫星，其最大分离质量约3770kg，在轨道寿命超过12年.它将定点在东经144暗某嗟郎峡 .1997年10月17日凌晨3点13分，长征三号乙运载火箭在西昌卫星发射中心又一次发射升空，将亚太二号R通信卫星成功送入预定轨道，远地点47 922 km近地点201 km，倾角24．4º，卫星质量3 700 kg，此次发射是长征系列运载火箭是48次发射.
7、风暴一号是两级运载火箭.由上海航天局研制，火箭长32．6 m，直径3．35 m，起飞推力2．8×106 N，起飞质量191 t，推进剂为四氧化二氮和偏二甲肼.一级发动机由四台可切向摇摆的游动发动机组成，二级发动机由一台主发动机和四台可切向摇摆的游动发动机组成.制导系统采用平台一计算机全惯性系统，姿态控制采用有源网络校正装置，贮箱采用主强度铝合金材料，采用自然增压方案.“风暴一号”可把1 500 kg的有效载荷送入近地轨道.
为了提高运载能力，采用了大幅度减轻结构重量，降低发动机混合比偏差，一级采用耗尽关机.二级主发动开机后采用游动发动机小推力飞行入轨等措施.为了提高轨道精度，采用了速度导引有机结合的制导方法，为了用一枚火箭发射三颗卫星，攻克了结构动力学和多星分离运动学的技术关键.
1975年以来，“风暴一号”先后发射了六颗卫星.它们是三颗科学技术实验卫星和1981年9月20日用一枚“风暴一号”运载火箭成功发射的三颗卫星.
8、长征四号是一种多用途三级常温推进剂运载火箭，具有性能优良，结构可靠，成本低廉，发射场通用，使用方便等特点，由上海航天局研制.
“长征四号”采用四氧化二氮和偏二甲肼推进剂，全长41．9 m，改进的一、二级直径为3．35 m，新研制的三级直径为2．9 m，火箭起飞质量249 t，起飞推力3×106N.“长征四号”在总体上进行了优化设计，加长一级推进剂贮箱4 m，加大一级发动机推力2×105N，三级采用两台5×104N推力的发动机，减轻结构设计质量约300 kg，使火箭的运载能力大幅度提高，该火箭运送地球同步转移轨道卫星的运载能力为1 250 kg，运送900 km高度的太阳同步轨道卫星的运载能力为1 650 kg.“长征四号”在国内大型运载火箭上首次应用了数字式姿态控制系统.三子级全程氮气压力值增压输送系统，三子级双向摇摆发动机.无水肼表面张力定箱，三级单层高强度铝薄壁共贮箱等多项先进技术.
1988年9月7日和1990年9月3日，“长征四号”运载火箭两次发射太阳同步轨道“风云一号”气象卫星均获圆满成功.“长征四号”具有两种不同直径的卫星整流罩，可适应不同质量和尺寸的有效载荷，也可一箭多星发射，这为承担多种卫星的发射业务，特别是为发射同步轨道和极地轨道卫星创造了有利的条件.
附：
主要数据 长/m 芯级最大直径/m 起飞推力/N 运载能力/t 轨道/km
长征一号 29．46 2．25 1．04×106 0．3 400
长征二号 32 3．35 2．8×106 1．8 近地
长征二E 49．7 3．35 6×106 8．8 200
长征三号 44．56 3．35 2．8×106 1．4 同步轨道
长三甲 52．5 3．35 3×106 2．5 同步轨道
长三乙 54．848 3．35 5．0 同步轨道
风暴一号 32．6 3．35 2．8×106 4．8 200
长征四号 41．9 3．35 3×106 1．25 同步轨道

第一章 世界航天发展简史

探索浩瀚的宇宙，是人类千百年来的美好梦想。我国在远古时就有嫦娥奔月的神话。公元前1700年，我国有"顺风飞车，日行万里"之说，还绘制了飞车腾云驾雾的想像图。外国也有许多有关月亮的美好传说。
自从1957年10月4日世界上第一颗人造地球卫星上天以来，到1990年12月底，前苏联、美国、法国、中国、日本、印度、以色列和英国等国家以及欧洲航天局先后研制出约80种运载火箭，修建了10多个大型航天发射场，建立了完善的地球测控网，世界各国和地区先后发射成功4127个航天器。其中包括3875个各类卫星，141个载人航天器，111个空间探测器，几十个应用卫星系统投入运行。目前航天员在太空的持续飞行时间长达438天，有12名航天员踏上月球。空间探测器的探测活动大大更新了有关空间物理和空间天文方面的知识。到上世纪末，已有5000多个航天器上天。有一百多个国家和地区开展航天活动，利用航天技术成果，或制定了本国航天活动计划。航天活动成为国民经济和军事部门的重要组成部分。

航天技术是现代科学技术的结晶，它以基础科学和技术科学为基础，汇集了20世纪许多工程技术的新成就。力学、热力学、材料学、医学、电子技术、光电技术、自动控制、喷气推进、计算机、真空技术、低温技术、半导体技术、制造工艺学等对航天技术的发展起了重要作用。这些科学技术在航天应用中互相交叉和渗透，产生了一些新学科，使航天科学技术形成了完整的体系。航天技术不断提出的新要求，又促进了科学技术的进步。

一、 火箭技术

火箭技术推动了人类航天发展的历史。

火药是中国古代的四大发明之一，火箭是在火药发明之后中国人发明的。早在公元1000年宋朝唐福献应用火箭原理制成了战争武器，13世纪初传到外国。传说在14世纪末，中国有个学者万户在坐椅背后安装47支当时最大的火箭，两手各持大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力升空。但是一声爆炸之后，只见烟雾弥漫，碎片纷飞，人也找不见了。为纪念这位世界上第一个试验火箭飞行的勇士，月球表面东方海附近的一个环形山以万户命名。18世纪，印度军队在抗击英国和法国军队的多次战争中曾大量使用火箭并取得良好的效果。由此推动了欧洲火箭技术的发展。曾在印度作战的英国人康格雷对印度火箭作了改进。他确定了黑火药的多种配方，改善了制造方法并使火箭系列化，射程达3公里。这些初期火箭的原理成了近代火箭技术的基础。

19世纪末20世纪初，随着科学技术的进步，近代火箭技术和航天飞行发展起来，先驱者的代表人物有前苏联的齐奥尔科夫斯基，美国人戈达德和德国奥伯特。

齐奥尔科夫斯基毕生从事火箭技术和航天飞行的研究。在他的经典著作中，对火箭飞行的思想进行了深刻的论证，最早从理论上证明用多级火箭可以克服地心引力进入太空。他建立了火箭运动的基本数学方程，奠定了理论基础。他首先提出了使用液体推进剂火箭的倡议，经过了短短的30年就实现了。他预想到现代火箭的真实结构，并论述了关于液氢-液氧作为推进剂用于火箭的可靠性，设想用新的燃料（原子核分解的能量）来作火箭的动力。他具体地阐明了用火箭进行航天飞行的条件，火箭由地面起飞的条件，人造地球卫星及实现飞向其他行星所必须设置中间站的设想。他还提出过许多的技术建议，如建议用燃气舵控制火箭，用泵来强制输送推进剂，以及用仪器自动控制火箭等，都对现代火箭和航天飞行的发展起了巨大的作用。

戈达德博士在1010年开始进行近代火箭的研究工作。他在1919年的论文中提出了火箭飞行的数学原理，指出火箭必须具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力。他认识到液体推进剂火箭具有极大的潜力，1926年3月他成功在研制和发射了世界上第一枚液体推进剂火箭，飞行速度103km/h，上升高度12.5米，飞行距离56米。
奥伯特教授在他1923年出版的书中不仅确立了火箭在宇宙空间真空中工作的基本原理，而且还说明火箭只要能产生足够的推力，便能绕地球轨道飞行。同齐奥尔科夫斯基和戈达德一样，他也对许多种推进剂的组合进行了广泛的研究。

真正的近代火箭的出现是在第二次世界大战时的法西斯德国。早在1932年德国就发射A2火箭，飞行高度达3公里。1942年10月发射成功V-2火箭（A4型），飞行高度85公里，飞行距离190公里。V-2火箭的发射成功，把航天先驱者的理论变成现实，是现代火箭技术发展史的重要一页。

1945年5月，第二次世界大战德国战败，前苏联俘虏部分德国火箭技术人员，缴获了几枚V-2火箭和有关技术资料。在此基础上，1947年前苏联仿制V-2火箭成功。1948年自行设计了P-1 火箭，射程达300公里。1950年和1955年又先后研制成P-2和P-3火箭，射程分别达到500公里和1750公里。1957年8月，成功发射两级液体洲际导弹P-7，射程8000公里，经过改装的P-7于1957年10月4日，发射成功世界上第一颗人造地球卫?quot;人造地球卫星1号"，从而揭开了现代火箭技术新的一页。前苏联由于发射多种航天器的需要，先后研制成功"东方"号、"联盟"号、"宇宙"号、"质子"号、"能源"号等多种型号的运载火箭，可将100多吨的有效载荷送入近地轨道。

二战后，美国俘虏了以冯·布劳恩为首的德国火箭专家，缴获了100余枚V-2火箭。美国陆军在布劳恩的帮助下于1945年发射了V-2火箭，1949年开始研究"红石"弹道导弹，1954年制定人造卫星计划，1958年2月1日"丘辟特"C火箭成功发射美国第一颗人造卫星，美国为发射多种航天器的需要，先后研制成功"先锋"号、"丘诺"号?quot;红石"号、"侦察兵"号、"大力神"号和"土星"号等运载火箭。

中国于1960年11月5日第一枚近程火箭发射试验成功。我国有"长征"号（CZ）系列运载火箭，主要有CZ-1、CZ-2、CZ-3、CZ-4四种基本型运载火箭和CZ-1D、C（CZ-2C）、CZ-2C/SD、CZ-2D、CZ-2E、CZ-2F、CZ-3A、CZ-3B、CZ-4B等几种改进型。

1990年4月7日，中国CZ-3 运载火箭发射成功美国制造的"亚洲一号"卫星。长征火箭成功地进入了国际商业发射卫星的行列，至今已将27颗外国卫星发射上天。
法国从50年代开始自行研制探空火箭和导弹，并在此基础上研制"钻石"号运载火箭。1965年11月至1967年2月，法国"钻石"号火箭将A-1、D-1人造卫星送入太空。法国积极推动西欧国家联合发展欧洲航天事业，它是欧洲空间局的主要成员国，并承担"阿里安"号运载火箭的大部份研制工作。

欧空局正式成员国有比利时、丹麦、法国、联邦德国、爱尔兰、意大利、荷兰、西班牙、瑞典和英国；非正式成员国有奥地利和挪威；加拿大为观察员国。由欧空局研制的"阿里安"1号运载火箭于1979年12月24日首次发射成功。迄今已研制有"阿里安"1-5号五种基本型和多种改进型火箭。"阿里安"4号为欧空局主要运载工具，至今已发射80余次，失败7次，成功率在世界商用卫星运载工具中名列前茅。

日本自1963年开始研制"谬"系列固体运载火箭，共有4代。1970年日本宇宙开发事业团决定引进美国"德尔它"号运载火箭技术，以发展本国的N号运载火箭。1975年9月，日本首次用N-1火箭成功地发射了"菊花"1号技术试验卫星。1994年试验成功带有氢氧燃料装置的N-2火箭。印度自行研制成功运载火箭系列SLV，ASLV，PSLV和GSLV。2001年4月同步轨道卫星运载火箭GSLV发射成功。

此外，还有英国、意大利、加拿大、印度、巴西、以色列、韩国、朝鲜等国均有利用本国制造或租用他国运载火箭来发射人造卫星的能力。

人们在射击时会感觉到当子弹射出枪口时枪身会向后坐，也就是说枪身向后移动。这个力量很大，有时会把人打一个跟头。这就是我们经常说的牛顿第三定律的体现，即“两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上”。火箭的发射就是利用这个原理。

火箭内储存大量的燃料和氧化剂，燃料和氧化剂起反应，也就是说燃烧的时候，会产生高压气体，火箭就是利用这些高压气体喷出后产生的反作用力飞起来的。火箭与飞机都储存有大量的燃料，但是火箭与飞机的发动机有很大的不同，飞机发动机要吸入空气，利用空气中的氧气燃烧，但火箭不同。火箭所需的氧化剂并非来自空气，而是来自火箭的内部。这是火箭与飞机飞行时很重要的区别。

因此，飞机不能在没有空气的地方飞行，而火箭在没有空气的地方也能飞行。

火箭是中国古代的重大发明之一。公元969年，中国已经发明了火药(火药是在唐朝发明的)。北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器--火箭。这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成，内充火药，前端封死，后端引出导火绳，点燃后，火药燃烧产生的气体向后喷出，以气体的反作用力把火箭推向前，飞行中杀伤敌兵。一种最早的原始火箭在工作原理上与现代火箭没有什么不同。公元12世纪中叶，原始的火箭经过改进后，广泛地用于战争。如公元1161年宋军与金兵的“采石之战”中所使用的“霹雳炮”，其实就是一种火箭兵器。当时在中国民间广为流行的能高飞的“火流星”(亦称“起火”)，实际就是世界上第一种观赏性火箭。

元、明之后，即公元13世纪以后，中国的火箭兵器在战争中有了很大发展，并发明了许多与现代火箭类型相近的火箭形式。

中国是火箭诞生的故乡。在中国科学技术馆的“中国古代传统技术”展厅里，就展出着“火龙出水”、“神火飞鸦”和“一窝蜂”等中国古代火箭的复原模型，它们充分展现了古代中国人民的杰出智慧和卓越才能。

中国古代还曾有过火箭载人飞行的尝试。据史书记载，14世纪末，明朝一勇敢者万户坐在装有47个当时最大的火箭的椅子上，双手各持一大风筝，试图借助火箭的推力和风筝的升力实现飞行的梦想。尽管这次试验是一次失败的悲剧，但万户被公认是尝试利用火箭飞行的世界第一人。为了纪念万户，月球上的一个环形山以万户的名字命名。

13世纪中叶，蒙古人入侵中亚、西亚和欧洲，阿拉伯人侵略西班牙，他们把中国的火箭技术传入了欧洲及世界其它地区。到了这时，德意志的艾伯特斯·麦格诺才在欧洲首次记述了关于制作火箭的技术。欧洲人最早使用火箭兵器，是在1379年意大利的帕多亚战争和1380年的威尼斯之战中。

近代将火箭用于战争开始于英国人康格列夫。1807年英军围攻丹麦的哥本哈根，发射了康格列夫制造的火箭，烧毁了城内的大部分建筑，使城市一半化为平地。据说在滑铁卢与拿破仑大战中英军也使用了这种火箭。

使用火箭进行宇宙航行，俄国的齐奥尔科夫是理论上的奠基人。他首次说明了火箭推进的理论，奠定了日后研制远程火箭的基础。

1957年10月4日，前苏联发射了人类第一颗人造卫星"史普尼克"。几个月后，1958年1月31日，美国也成功的发射了人造地球卫星"探险者"1号。1961年4月12日，苏联成功地发射了世界上第一个载人宇宙飞船，加加林成为世界上第一名宇航员。此后，美国人格伦也乘飞船完成了绕地球轨道的飞行。这些重大的宇宙飞行都是以火箭技术的发展为前提的。

火箭就是人类走向太空的桥梁

1926年，美国科学家戈达德发射成功第一枚液体燃料火箭，虽然它只飞行了2.5秒钟，上升高度只有12米，但它是现代火箭的一个健康的胎胚。

在20世纪30年代，奥伯特和他周围的一些欧洲人，积极投入到研制火箭的实践中去，也为发育现代火箭做出重要贡献。
20世纪40年代初，德国人布劳恩领导研制的V-2火箭，虽是一种作战武器，但它却宣告现代火箭诞生了。

1957年10月4日和1961年4月12日，苏联航天事业总设计师科·罗廖夫研制的火箭，分别将人类的第一颗人造地球卫星和第一名航天员送入太空轨道，建造了载人航天的巨大里程碑。

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孝南区15644738913： 世界上第1个导弹是谁发明的???????? - ？
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