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【校报·岁月如歌】奏响新中国空间研究序曲


——记“东方—1号”二级高空火箭(原科研代号“505”)
退休教授 徐令昌

    编者按:春华秋实,时光荏苒,岁月的年轮刻下了一道道难忘的印记,笑声、泪水、幸福、朋友……往事在记忆中回荡,交织成一段段深情的旋律,铭记足球竞彩app排名如火如荼的创业年代,奏响足球竞彩app排名人永远难忘的岁月之歌。
    1958年9月8日下午,中国第一枚二级固体高空探测火箭,在河北省宣化靶场发射升空。当天,又发射了第二枚二级火箭,也获得成功。这两枚代号为“505”的“东方—1号”二级高空火箭,由北京工业学院(北京理工大学前身)的师生发射成功,从而奏响了新中国空间时代历史的序曲。
    在解放思想,敢于创新和“12年国家科研发展规划”的鼓舞下,校领导和师生们决定进行攀登新技术高峰的尝试,首先要研制一种二级固体高空探测火箭,能把25千克的有效载荷送上100千米的高空,用于气象或高空探测。
    从事探空火箭研制的教师都是20多岁的年轻人,他们从1957年开始学习研究火箭技术,时间短,又缺乏实际经验,再加上时间短、任务急,因此这项研制工作十分艰巨。
    二级火箭,综合性很强,不仅技术面宽,而且是全新的。例如,火箭总体、外形、发动机、固体燃料、发射、测高、遥测、传感器和回收等,都要在短时间内完成,这就必须同时上马,齐头并进。参加研制的师生达500多人,协作单位50多个。多少个日日夜夜,设计、研究、加工和试验,紧张进行,刻不容缓。
    这些研制火箭的新兵,面对艰难的任务,毫不畏惧,知难而进。没有条件就创造条件去试验,仅以火箭发动机静止试验为例。测试台从无到有、从小到大,测试装置、传感器、仪器设备不断改进、更新,推力测试由测几千克发展到测几吨。试验过程中,成功与失败交替发生。
    攀登科学高峰,决不会一帆风顺。成功来之不易,不仅要艰苦奋斗,有时还要付出血的代价。发动机试验,两次发生爆破,烧伤数人;固体复合燃料组在山西试制研究过程中,发生爆炸事故,5位学生献出了年轻的生命。
    师生们并没因此被吓倒,他们总结经验教训,继续前进,反复试验,探索规律,经过上百次的发动机热试车,终于获得成功。据统计,火箭系统各部件的试验(发动机、火药、点火、弹翼结构、强度、自由飞行、火箭分离、延期药、发射架、回收引信等)和测高系统各部件的试验(测高答讯机、天线结构、遥测及其传感器、专用电池、接收地面站等),共达1.2万余次。
    首次火箭发射试验,场地选定在河北省宣化靶场。1958年9月初,准备试验不分昼夜地紧张进行。9月8日,一切就序。编号为“东方—1号”的二级固体高空火箭,垂直地耸立在发射场地。这天,秋高气爽,碧蓝的天空,一望无际。北京市委大学部部长宋硕同志和解放军某部首长亲临现场观看试验,师生们情绪高涨。下午2点,操作员按下电钮,第一级火箭立即点火、起飞,伴随着巨响,火箭拖着几米长的火舌,直线上升,15秒后,清晰地看到两级火箭分离以及第二级火箭点火,带着红亮的尾光直插云霄,消失在天幕。几分钟后,在靶场的远处,突然传来第二级火箭落地“咚”的声响。整个发射过程表明,火箭系统飞行正常,达到了设计要求。
    接着,在下午4点又发射了第二枚二级火箭,也获得成功。随后离发射点13千米处回收到完整的第二级火箭壳体。
    这两枚火箭,重61千克,有效载荷13千克(内装测高、电子仪器等),平均推力1.7吨,发动机内分别装双基和复合火药,两种固体燃料,其中复合火药是北京工业学院自行研制的。此次二级火箭发射成功是新中国首创,用复合火药试飞,也属国内首创。
    第二次发射试验是1958年9月25日至10月9日,地点在东北白城靶场,发射两枚二级固体火箭因发动机中复合燃料爆破,试验失败。
    失败是挫折,同时也是考验。在这困难的日子里,党委书记、院长魏思文同志,在场地与师生同吃、同住、同战斗。他激励大家:攀登技术高峰,要克服轻敌速胜思想,尊重科学,认真总结,继续前进。
    随后,师生们便深入实践,在太原几个兵工厂向老工人、技术人员学习,共同设计、加工、严格检验,踏踏实实地进行科学实验。
    第三次发射,选定在昌黎靶场。这里地处渤海之滨,此时正值寒冬腊月,天寒地冻。这支科研新兵,在驻地搭帐篷、挖掩体、建测量站,冒着-15℃的严寒和6级大风,爬上十几米高的发射架,进行高空作业,调试检查待发的火箭。他们以战天斗地的精神和革命干劲按时完成发射准备任务,受到了空军基地领导的好评:“你们是科研中能文能武的新人”。
    1958年12月26日,一枚长达6.3米的二级探测火箭立于高10多米的发射架上,等待发射。下午6点,天气良好,试验开始。火箭瞬时点火起飞,长长的火焰伴随着隆隆的声响,顺利离开轨的顶端,飞上高空,两级火箭按时分离,第二级点火,工作正常,目视观测很清楚,直到火箭飞上蓝天。高速照相机和录音机记下了这动人的发射全过程。
    这枚二级高空火箭,重372千克,平均推力4.5吨,有效载荷25千克。设计飞行高度58千米。 
    昌黎靶场多次试验,历时48天,共发射火箭10枚,虽未测出火箭飞行高度。但火箭系统的总体结构、发动机、两级分离、飞行稳定等经受了考核,多次获得成功。同时也发现不少亟待解决的问题:火箭动力系统的可靠性存在问题,经查明为固体药柱破碎,药内存在裂纹和气孔,还有两次是因为弹翼折裂,强度不够。
    技术攻关继续进行,从未间断。例如,大型固体药柱(直径220毫米,长2米,重100千克)的重量如何检验与探伤。当时这个问题在国内尚无解决办法,如不解决,火箭就不能安全可靠地飞上天。于是,立即进行了X射线、γ射线、超声波探伤……各种检验,但一时均不奏效,只好自己动手,研制新的专用探伤设备。师生们团结合作,经过几十天汗流浃背的拼搏,专用设备终于研制出来,大型药柱探伤难题得到解决。1959年6月8日在北京西山南口试验场,做了5次发动机的静止推力(5吨)热试车,均获成功,表明攻下了发动机可靠性和药柱质量的难关。其他几个技术难关,也都在反复试验中被逐个攻破。 
    第四次发射地点改在内蒙古某军团靶场。场地是一望无际的大草原。1960年8月,天气炎热,试验人员进驻场地准备,自己到几里外去打水、起火、做饭。拾牛粪,当柴烧,在火上烤馍片,吃起来还倒觉得挺香脆。驻地周围,野草丛生,时有黄羊和野狼出没。一天夜里,大风突起,掀飞了驻地的帐篷,人们与狂风大战了一个夜晚。还有一件趣事,那天中午,正在帐篷酣睡的张某,突然感到大腿冰凉,急坐起身,只见一条大花蛇缠于腿上,他大喊急叫,闪电般地抓住蛇头,把它甩到帐外。最后,花蛇被大家用石块砸死。草原生活,虽然艰苦,但也风趣、浪漫。
    1960年8月17日,内蒙古场地火箭试验开始。首先发射一枚单级火箭,以考核遥测和回收效果。这枚火箭,总重198千克,有效载荷46千克(内装遥测机、传感器、测高计和回收系统),最大推力4吨。发射成功,实测飞行高度9.8公里,达到设计要求。回收试验良好,开伞时间准确,10分零4秒,见到回收伞吊着完整的火箭弹体及仪器舱从空中徐徐落地。人们沸腾起来,祝贺回收成功。经检查,回收到的电子仪器、传感器等完整无损,仍可继续重复使用。
    这次火箭回收成功,在国内也属首次。
    1960年8月28日,一枚编号为“东方—16”的二级高空探测火箭,笔直地耸立在发射架上。又一个动人的时刻到了,上午11点整,操作员接受指令,火箭立即点火,起飞正常,伴随着轰鸣巨响和火红的尾焰,直线上升。接着,10秒后第一、二级火箭按时分离,在预定高度第二级火箭点火工作,按设计的弹道,飞向一望无际的天空。大草原的天空,碧蓝如洗,火箭飞行轨迹,目视清晰。几分钟后,听到一声来自草原深处“咚”的响声,这是一级火箭壳体落地的声音。试验过后,回收箭体,第一级火箭体落地距发射架2公里,符合要求。第二级火箭壳体距发射点39.8公里,方向均与射向一致。落地姿态正常。实测火箭飞行3分45秒钟,高度达78公里。(见注1,注2)
    综上所述,两年多来,先后在四个场地,共发射二级火箭16枚。所取得的一些重大成果,实属在这一技术领域的国内首创。这是我校师生自力更生,艰苦奋斗,技术创新的科研硕果。有关我校在国内首先研究发射了多枚探空火箭的资料在《中国探空火箭40年》一书(航天部李大耀研究员编著,北京宇航出版社1998年5月)中有较详细记载。

    注1:可查阅本校技术档案室存《505技术档案》。依据实测火箭技术参数,主动段工作正常,飞行时间以及当时高空气象数据,落点照片,箭体完整,落角和姿态正确等。用现在计算机仿真技术,可确证火箭飞行高度达78公里或更高。
    注2:对有关测高系统、光学、稳定系统等,我校也进行了大量的研发试验工作,但由于火箭动力系统存在的技术问题,必须解决在前(拖了测高等的后腿),故而未得到条件来展示其飞行试验成果。