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美苏早期的反导系统是怎样“炼成”的

2019-04-22岳江锋

太空探索 2019年4期
关键词:美苏洲际导弹助推器

文/岳江锋

▲ 著名的德国V-2导弹复制模型

美国和苏联在二战后逐渐形成两极称霸的格局,以核武器作为军事上博弈的“终极资本”,争相研发了核洲际导弹和作为导弹之盾的核战略反导系统。由于这些早期的反导系统都是采用核弹头作为杀伤装置,在自己国土上空爆炸,可谓“杀敌一千、自损八百”,最终难逃被取代的命运。

德国初次尝试洲际弹道导弹

真正让美苏两个“核巨头”为自身的核安全坐卧不宁的,是在拥有了洲际弹道导弹之后。因为,当时的轰炸机作战能力有限,突出的表现是目标大、速度慢,在洲际航程上想安全、快捷地突破对手防御系统,开展纵深打击极具挑战,因此美苏并不是很担心对手的战略轰炸机进攻。

洲际弹道导弹的问世彻底改变了这一现状。说起洲际弹道导弹,其设计思想最早可以追溯到20世纪三四十年代由德国著名火箭专家冯·布劳恩提议的A9/A10计划,这就是人类历史上首次设计的洲际弹道导弹。冯·布劳恩在二战期间主持研制了著名的V-2导弹。V-2导弹的射程为320公里,但如果用于轰炸美国,这一射程就远远不够了。由于此前有研制V-2导弹的成功经验做基础,冯·布劳恩对研制洲际弹道导弹计划充满信心。

▲ 苏联的“橡皮套鞋”导弹

针对新设计的A9/A10导弹,冯·布劳恩决定采用两级火箭发动机串联计划。第一级是在已有的V-2导弹的火箭发动机基础上放大改进而来,将6台V-2导弹的火箭发动机连在一起。第二级则是一枚改进后的V-2火箭,外形类似箭头。由此A9/A10成为人类历史上的第一种多(两)级大型火箭。到1945年初,整个计划已经完成全部设计任务并进入试验阶段。然而事不遂人愿,1945年5月,纳粹德国战败投降,A9/A10洲际弹道导弹计划也随之胎死腹中。虽然如此,这一尝试还是对后世的宇航事业产生了划时代的影响。

苏联首先拥有洲际弹道导弹

二战后,苏联攻占了德国火箭研究基地,将所有纳粹德国情报机构没有来得及销毁的技术资料、机器设备全部带走,还俘虏了很多德国技术人员,其中就包括A-9/A-10洲际弹道导弹计划的全部资料和部分设计人员。这有力地助推了苏联航天事业的发展,使其成为世界上最早真正拥有洲际弹道导弹的国家。

1953年2月13日,苏联部长会议发布443-213号政府文件《1953―1955年苏联远程导弹研制决议》,文件决定在未来2~3年时间内,苏联将致力于发展射程超过8000公里的远程弹道导弹(该射程后来被界定为“洲际导弹”),开始进行课题代号分别为T-1和T-2的洲际导弹研制工作。T-1课题为研制射程7000~8000公里的两级弹道导弹,T-2课题则为研制洲际巡航导弹。

1954年1月,苏联决定将洲际导弹研制型号定为P-7(北约代号SS-6“警棍”)。1956年8月21日,在苏联拜科努尔航天发射场进行的P-7洲际导弹试验终于成功,弹头质量模型飞完了5600公里航程,到达堪察加靶场。P-7成为人类历史上第一个试验成功的洲际弹道导弹。在这场以洲际弹道导弹和卫星为后盾的美苏空间争夺战中,苏联取得了第一回合的胜利。美国研制洲际弹道导弹的步伐也很快跟了上来,1959年研制成功宇宙神洲际弹道导弹。

P-7洲际弹道导弹

1960年1月,P-7导弹开始战斗执勤,同年11月20日正式装备部队。P-7导弹最大射程8000公里,核装药威力达300~500万吨TNT当量,导弹在注满推进剂情况下可以保存30天,发射准备时间12小时。这型导弹仅仅生产了4枚,目标分别指向纽约、华盛顿、芝加哥和洛杉矶,在1968年退役。

▲ 人类历史上首枚洲际弹道导弹——P-7导弹

▲ 苏联A-35“橡皮套鞋”反导系统的预警探测雷达

▲ 美国第一代反导系统中的“奈基-宙斯”导弹

P-7导弹的总设计师是苏联导弹科学家科罗廖夫。该导弹是两级结构,由一个配置在中央的较长芯级和4个配置在其四周的较短助推器并联而成。采用这种结构形式既可以避开第二级发动机高空点火的困难,又可降低火箭的总高度,从而可减少风荷载对火箭的影响。

P-7导弹第二级长28米,最大直径2.95米,向下逐渐收缩,到尾段处直径为2.2米。助推器全长19米,最大直径3米,呈圆锥形,每个助推器底部装有一个翼展约0.9米的稳定底翼,用以改善火箭的操纵性能。助推器和芯级都是独立的系统,各有自己的推进剂贮箱和发动机,彼此之间没有液压和气管路连接,只保持电路连接。

P-7导弹的两级发动机均采用格鲁什科主持设计的液氧和煤油发动机。芯级装有一台RD-108发动机,地面推力76吨,真空推力93吨,比冲315秒。由于这种发动机安装的推进剂贮箱很大,因此工作时间也长得多,达300秒以上。四个助推器各装一台RD-107发动机,地面推力为83.7吨,真空推力102吨,比冲314秒。

这两种发动机均于1954年开始设计,都采用四燃烧室布局,性能和结构也很相似,所采用的基本部件均相同。为使火箭在飞行中保持稳定并进行姿态控制,助推器四个主燃烧室附近装有2个小型游动发动机,可以作±45度摇动,以提供火箭的控制力。在发动机喷管垂直的情况下,每台助推器所产生的推力有10%是由游动发动机提供的。第二级在四个主燃烧室周围装有4个小型游动发动机,提供姿态控制力,也可以作±45度的摆动。

从“以核反核”起步的美苏反导系统

自从有了洲际导弹,美苏就开始想着尽快研制出“导弹克星”。但由于洲际导弹速度快(最大飞行速度可达每秒7公里以上),雷达散射界面小,跟踪捕获难度大,拦截起来绝非易事。20世纪50年代末至60年代初,美苏都选择了“用核弹反核弹”的方法来拦截洲际导弹。

▲ 奈基系统的制导雷达

根据核物理学,核武器爆炸对人员和物体造成杀伤破坏的主要因素有:冲击波、光辐射、早期核辐射、放射性沾染和电磁脉冲。它们在核爆炸总能量中所占的份额,取决于核武器的类型和爆点的环境条件。通常原子弹空中爆炸时,冲击波约占总能量的50%,光辐射约占35%,早期核辐射约占5%,放射性污染约占10%。

氢弹(又叫“热核弹头”)空中爆炸时,冲击波与光辐射的总份额有所增加,而放射性污染的份额则减少,增减额随聚变-裂变比的不同而不同。增强某种效应的核武器,该种杀伤破坏因素的份额就大大增高。无论哪种核武器爆炸,电磁脉冲的能量份额都很小,但对电子和电气设备等目标的破坏作用却很大。

苏联1961年研发出了A-35“橡皮套鞋”反弹道导弹系统。这种系统装备了两种导弹:一种是代号为53T6的高超声速大气层内拦截导弹,另一种是代号为51T6的大气层外拦截导弹,分别携带了300万~500万吨当量的AA-84热核弹头,利用核弹头爆炸产生的冲击波和电磁脉冲,瘫痪并摧毁来袭的敌方核导弹。

同一时期的美国采取的是改型方案,即在“奈基”防空导弹系统的基础上,升级为威力和射程都更大的“奈基-宙斯”系统,新系统的战斗部最初采用500千克T-45高爆弹头。后来,在此基础上还发展了“奈基-宙斯A”“奈基-宙斯B”等系统,战斗部为当量为500万吨的W71热核弹头。1959年8月,“奈基-宙斯”系统首次试射。

美苏的这种核反导系统的最大缺点是对己方的无防护人员杀伤力巨大,可谓“杀敌一千、自损八百”,是在当时技术条件下的一种无奈手段,但它们开启了历史上反洲际弹道导弹的先河。

▲ 奈基系统的各导弹型号(从左至右):“阿贾克斯”“大力神”“宙斯”

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