深入探究1944年前的苏联火箭技术研究

苏联在火箭技术与太空飞行研究方面有着深厚的历史积淀和社会基础。19世纪末至20世纪初，齐奥尔科夫斯基^[20]相继发表了一系列专题文章，阐述自己对火箭研究和太空探索的设想，并用复杂的数学方法证明这些设想。他明确提出利用火箭进行太空飞行，推导出火箭运动的基本方程——“齐奥尔科夫斯基公式”；指出一系列重要的火箭设计工程方案，如液体火箭发动机的基本理论，燃料的选择等等；并论述星际航行的组织以及发展前景问题。因此，齐奥尔科夫斯基被后人誉为“现代航天学与火箭理论的奠基人”。在齐奥尔科夫斯基思想的影响下，灿德尔和孔德拉丘克等人继续研究推进火箭技术。灿德尔奔走于苏联各地，四处讲演宣传太空飞行，为普及太空知识做出了具有深远影响的贡献。

这些航天先驱者通过社团、媒体、文学作品、绘画、电影以及其他流行文化形式，在20世纪20—30年代向苏联社会宣传了太空探索的思想，激发了苏联民众对航天事业产生巨大的兴趣。20年代，各种热衷于研究太空飞行问题的小组纷纷出现。其中最重要、影响力最大的是1924年4月在灿德尔的积极倡导下成立的星际交通研究会^[21]，这是世界上第一个研究太空飞行的组织。该研究会最突出的活动是在苏联各地公开演讲，宣传太空探索思想和理论。研究会约有200名会员，大部分年龄在20—30岁之间，其中学生和工人占80%，少数人的身份是“科学工作者”“作家”或“科学家和发明者”。（Siddiqi，2008）2701923年到1932年流行“太空热”。苏联出版了近250篇航天文章，20多部图书。相比而言，美国在这一时期仅出版了2部专著；德国也有太空研究会，媒体关注度可与苏联相媲美。（Siddiqi，2008）272展览是宣传的一大手段。1927年4月—6月，莫斯科发明家协会^[22]在马雅可夫斯基广场举办了世界上第一个星际飞行仪器国际展览，展出根据苏联及外国主要理论家构思而制成的火箭和太空飞船的模型，向太空爱好者提供丰富的信息。尽管这次展览并没有引起国家相关机构的更多关注，但它在公众中取得了很大的成功。在短短两个月内有近12000人参观了展览。（Siddiqi，2008）277此外，А.托尔斯泰的《火星女王艾丽塔》（Аэлита）、普罗塔扎罗夫的同名电影、马列维奇的至上主义绘画作品以及非官方的由年轻工程师和艺术家组成的艺术团体阿玛拉维拉（Амаравелла）的作品等，都突出表现了艺术家们对在未来一定会实现航天梦想的信念。

多种形式的宣传和介绍，使得苏联大众已对火箭研究和太空探索不再陌生。苏联新一代的工程师开始组建小型火箭研究社团，在液体火箭设计与制造领域崭露头角。最著名的是1928年6月在列宁格勒成立的气体动力学试验室（Газодинамическая лаборатория，缩写为ГДЛ）、1931年秋在莫斯科成立的喷气运动研究小组（Группа изучения реактивного движения，缩写为ГИРД）。1933年秋二者合并组建喷气科学研究所（Реактивный научно-исследовательский институт，缩写为РНИИ）。对苏联后世火箭技术发展产生重大影响的设计师们大多曾在这些机构中工作。

图4-1　喷气运动研究小组主要成员图

（从上排左起依次为：科罗廖夫、柯尔涅夫、波别多诺斯采夫、切萨罗夫、灿德尔、吉洪拉沃夫、谢金科夫、耶夫列莫夫、热列兹尼科夫）

科罗廖夫（时年24岁）、吉洪拉沃夫（时年31岁）和波别多诺斯采夫（时年24岁）等都是灿德尔小组的早期成员。研究小组最初的工作完全是民间性质的。成员们不仅没有收入，还常常需要自费开展火箭研究和太空探索实验。灿德尔和科罗廖夫意识到获得国家支持的重要性，他们四处奔走。在图哈切夫斯基的帮助下，1931年11月18日研究小组与苏联国防及航空化学建设促进会（Осоавиахиме）签订协议，成为隶属于该协会的社会组织^[23]，完成一些协会规定的任务，获得有限的活动经费。同时该研究小组还在红军军事发明管理局（Управление военных изобретений）的一些资助，成立了4个分组：第一组由灿德尔领导，主要研究液体火箭助推器；第二组由吉洪拉沃夫领导，也致力于该领域研究；第三组由波别多诺斯采夫领导，开发冲压火箭发动机和空气动力试验设备；第四组由科罗廖夫领导，研制火箭飞机和有翼火箭弹。此时小组规模达到44人，包括4个小组负责人、19个工程师、13个设计师、2个绘图员、3个机械师、1个技师和2个机械师。1932年科罗廖夫代替身体有恙的灿德尔出任喷气运动研究小组领导人。（Ренькас，2002）

由于资金有限，喷气运动研究小组最终集中精力研制液体火箭，并取得了丰硕成果。1933年8月17日，吉洪拉沃夫团队在莫斯科附近的纳哈宾诺（Нахабино）试验场发射成功代号为ГИРД-09的液体火箭，这是苏联第一枚半液体火箭。这枚火箭呈流线型细长体，长2.4米，总重18千克，其中有效载荷6千克，使用胶状汽油和液氧作推进剂，发动机推力53千克，飞行速度250米/秒，火箭发射18秒后最高射程约400米。（Борисов，1993）不久后，11月25日灿德尔团队试飞成功装备自行研制的ОР-2发动机的ГИРД-Х火箭。火箭长2.2米，重30千克，发动机推力70千克，飞行高度80米，水平飞行了150米。遗憾的是，灿德尔并未看到喷气运动研究小组的这一系列巨大成功，他因积劳成疾患上斑疹伤寒，1933年3月28日与世长辞。在某种意义上，灿德尔的去世预示着苏联业余火箭研究的终结。（Siddiqi，2003）6(www.xing528.com)

空气动力学试验室^[24]隶属于苏联革命军事委员会军事科学与研究协会，主要研究助推火箭。1929年试验室建立第二分部，由当时年仅23岁的格鲁什科工程师领导，开始研究液体火箭发动机和电火箭发动机。这标志着苏联启动半官方的液体火箭研究活动。试验室具有军方背景，一方面得到了资金的保障，另一方面使研究纳入严格保密范围。研究方向为利用太阳能作电火箭发动机能源。1930—1931年，试验室研制出苏联第一批液体火箭发动机：使用液氧和汽油或四氧化二氮和甲苯做燃料的ОРМ、ОРМ-1和ОРМ-2，进行了47次发动机点火试验，推力为20千克。1931—1932年，开发了从ОРМ-4到ОРМ-22发动机，探索了多种燃料组合及点火等问题。其中，液态氧、四氧化二氮、硝酸和硝酸四氧化二氮作为氧化剂，铍、汽油、苯、甲苯和煤油作为燃料。1933年，又开发了采用硝酸和煤油做燃料的从ОРМ-23到ОРМ-52发动机，经过多次调试和耐用性试验，试验室攻克了发动机可靠性方面遇到的困难，使ОРМ-52推力达到300—320千克，工作时间为533秒。这是当时功率最大的液体火箭发动机。（Глушко В.П.，1973）依托这些发动机，又研制出试验性液体火箭РЛА系列不可控和可控火箭，使РЛА-100垂直起飞高度可达100公里，有效载荷20千克。

空气动力学试验室和喷气运动研究小组这两个独立的火箭研究组织，在1931年开始非正式的接触，并探讨协同发展、合二为一的可能性。然而，由于空气动力学试验室拥有军方背景，两个机构的合并走过一段弯路。这是一个由各方努力推动政府机构做出决定的自下而上的过程。首先，是火箭工程师的积极争取，与上层管理机构的不断沟通，推动管理层做出决定。科罗廖夫多次给图哈切夫斯基写信求助，并在国防及航空化学建设促进会主席团会议上做喷气运动研究小组的工作报告，提出将研究小组划拨到军事部门的问题。莫斯科研究小组的共产党员还致信斯大林，请求尽快建立专门的研究所。空气动力学试验室的领导们也对莫斯科同仁表示支持，致信军区及所属委员会领导。其次，时任苏联革命军事委员会主席的图哈切夫斯基意识到火箭将成为新式武器在军事方面拥有广泛的运用前景。他积极游说高层机构，大力支持两个研究机构合二为一。事实上，空气动力学试验室被纳入革命军事委员会军事科学与研究协会旗下，也受益于图哈切夫斯基的倡议。此后，图哈切夫斯基不仅关注空气动力学试验室的人员扩编，还把军事学院的优秀毕业生招到空气动力学试验室。第三，ГИРД-09和ГИРД-Х火箭的发射成功，显示了民间火箭技术研究机构的能力。1933年9月21日苏联革命军事委员会通过第0113号令，把空气动力学试验室与喷气运动研究小组合并，建立喷气科学研究所（РНИИ）。11月15日该研究所转由苏联重工业人民委员会领导。至此，苏联成为世界首个设立了国家级火箭技术研究机构的国家，标志着苏联的火箭研究走向国家化、军事化、正规化。

喷气科学研究所由克莱门诺夫^[25]任所长，科罗廖夫于1933年—1934年担任副所长，1934年后朗格马克接任副所长。喷气科学研究所有4个部门：固体推进剂火箭部、军用飞机固体加速器部、固体火箭发射安装部和液体火箭部。研究所的工作偏重于研发用作武器的固体火箭。RS-82和RS-132火箭炮得以量产并作为固定式地空导弹配备在苏联战斗机上。这是研究所第一个被纳入军备实际投入使用的研究成果（Маtthiаs，2001）22。格鲁什科团队继续研发ОРМ型号液体火箭发动机，主持设计了从ОРМ53到ОРМ-64的硝酸类液体发动机。这些发动机的典型数据是：燃烧室直径0.12米，喷管喉部直径0.032米，重约15千克，比冲可达210秒，推力可达680千克。科罗廖夫一方面从事自己偏爱的火箭飞机和有翼火箭研究，设计试验了装载ОРМ—65发动机的有翼火箭212等，另一方面探索把液体火箭用于高空的可能性。他在全苏平流层研究大会上，宣读“飞入平流层的火箭”“关于载人火箭飞行问题的报告”文章，指出向平流层发射火箭的可能性。呼吁与其他组织或大学合作研究发射高空火箭所需的设备，以及火箭控制等问题。吉洪拉沃夫还为全苏航空与技术协会设计了用于研发大气的火箭。该火箭头部装有8千克的降落伞和探测仪器，飞行高度为10.8千米，于1936年4月完成了首飞。

在喷气科学研究所之外，还有些单独的机构或团体从事液体火箭的研发。1935年8月图哈切夫斯基在总参谋部第一炮兵指挥部之下，单独成立第七设计局（KВ-7），专门从事液体火箭研究。这个设计局由原喷气科学研究所的工程师克尔内耶夫和波里亚尼担任正副主任，研发了一系列复杂火箭用于高空探索。例如Р-03和Р-06火箭在一些方面已具有现代火箭的风貌，拥有自动控制的推进剂控制阀、延迟压力和时间及电点火开关等。该设计局还与科学院研究所实现合作，研发了更为先进的Р-05火箭。光学研究所和第一地球物理天文台为这枚火箭专门研制了仪器，虽然由于战时影响、资金紧张等原因，这枚火箭没有被制造出来，但这是苏联首枚专门用于高空大气探索的火箭。另外，还有由一些喷气运动研究小组的业余工程师组成的团体，未纳入政府机构喷气科学研究所之下，独立开展研究。在30年代末期，炮兵指挥部认为液体火箭研究对军事装备没有用处，搁置了液体火箭的研究项目，并于1839年解散了第七设计局。

1937年的大清洗运动也严重阻碍了苏联火箭技术的研发（Черток，2010）24。火箭专家们失去了他们在革命军事委员会中最有影响力的靠山——图哈切夫斯基。之后的军事领袖再没有谁像图哈切夫斯基那样意识到远程弹道火箭的战略潜力，也没有规划远程弹道火箭的军事战略方案。军事高层拒绝为前身是喷气科学研究所的第三科学研究所（НИИ-3）提供任何支持。历史非常残酷，也具有讽刺性：20世纪30年代只有法国能与苏联在航天研究水平上可以比肩，但到20世纪40年代中期，“二战”爆发时苏联仅剩有液体火箭发动机和飞机火箭助推起飞的研究。而纳粹德国在实用的液体火箭技术领域取得重大突破，研发出世界上第一种弹道火箭V-2。此时苏德之间已然有了很大差距（Siddiqi，2003）26。

事实上，20世纪二三十年代世界许多国家都出现了一批火箭协会和研究组织，在从航天基本理论建立到40年代德国液体火箭的技术高峰之间，它们成了一个极为重要的承上启下的环节（李成智，1997）31。这些组织在初期很少或几乎没有官方的资助和支持，他们在极端困难的条件下进行火箭研制和航天理论的发展。不同的是，苏联的这些工程师后来所起的影响和激励作用，远比同年代美国和德国的火箭研究团体成员所起的作用更为深远巨大（Siddiqi，2003）3。