可直接超越中美俄?印度登月坎坷60年,印度航天到底啥水平?

嘉慧浏览趣事 2024-12-12 21:48:32

印度的“月船3号”已经迈向月球登陆之旅。当地时间2023年8月23日18:04分许(北京时间20:34分许),“月船3号”月球探测器成功着陆在月球表面。这使得印度成为世界上第四个成功着陆月球的国家,也是首个在月球南极附近登陆的国家。

印度的“月船3号”

2024年2月份,印度正式确定了自己的载人航天项目,将在2025年的时候将3名宇航员送上太空,且有1名宇航员作为预备留在地上。

如果这次载人航天成功,那么印度将直接超越中美俄,成为首次载人航天时送宇航员上天最多的国家。不少的印度媒体对印度此次载人航天充满了信心,纷纷表示中国能行印度也能行。

印度首次载人航天的宇航员

肯定会有很多人好奇,印度的航天技术究竟处于什么水平?常言道,外行看热闹内行看门道,我们显然无法仅凭某一项目的成败得失,就对一个国家的航天技术妄下定论。所以今天,就让我们从头梳理印度航天事业的发展脉络与技术路径,或者更为具体地说,一同审视印度运载火箭的演进历程,借此管中窥豹,略见一斑。

印度于1947年摆脱殖民统治,宣告独立。由于二战的战火基本未蔓延至其本土,且独立进程未经历大规模的激烈战斗,因此英国在印度长期经营所遗留的工业与教育根基,在很大程度上得以保留。相较新中国成立之初,印度在起步阶段确实略具优势。

不仅如此,其所处的国际环境亦更为有利。与我国不同,印度并未面临如美国这般强大的超级大国试图将其扼杀于萌芽状态的巨大压力。从表面上看,如此良好的起点与宽松的环境理应极大地推动航天技术的蓬勃发展。

然而实际情况却恰恰相反。正是由于国际环境的相对宽松,印度并未产生迫切拥有核技术与弹道导弹技术的强烈需求。如此前所述,各国航天事业大多发端于弹道导弹技术,二者在本质上存在诸多相通之处。

直至20世纪60年代,印度在航天领域尚未开展实质性的深入探索,甚至连专门负责航天事务的国家机构都未曾设立。直至1962年,中印边境发生冲突。在此之前,印度对我国颇为轻视。然而经过长达一个月的交锋,印度被我国全面压制。

我国的东风一号弹道导弹

经此一役,印度才如梦初醒,意识到东方存在一个强劲的对手,于是全力投入追赶。那时我国的东风一号弹道导弹已成功试射,东风二号亦处于紧锣密鼓的研制进程之中,而印度在这方面却几乎毫无建树。

我国的东风一号系仿制苏联提供的R2导弹,得益于苏联的技术支持,但印度由于当时正积极推行不结盟运动,无法效仿我国获取弹道导弹技术。

不结盟运动使得印度在美苏两大阵营之间保持一种若即若离的姿态,既不与任何一方结盟,也不与任何一方为敌。

正因如此,印度无法从美苏获取弹道导弹技术,却可从各国购置探空火箭进行研究。这些探空火箭体型小巧,口径如碗口大小,长度仅数米。印度从美国、苏联、法国等国均有采购。

印度早期发射的探空火箭,只能用自行车来当运载车

1967年,印度成功发射其首枚探空火箭鲁西尼,该火箭全长150厘米,飞行高度可达1万米。即便以今日的标准衡量,其性能亦仅相当于一枚防暴火箭。

三年之后,中国的长征一号火箭搭载东方红一号卫星成功进入地球轨道。印度见状,深感压力巨大,遂决定寻求外部助力。恰逢中苏关系破裂,苏联积极拉拢印度。印度顺势与苏联达成协议,以部分重要港口的使用权换取航天技术合作。

由于苏联直接手把手指导印度建造火箭已为时过晚,印度遂自行研制人造地球卫星,随后由苏联利用其火箭将卫星发射升空。此举可谓先挣足颜面,而后再潜心钻研核心技术。

早期的几款印度火箭,性能不佳

在经历一次发射失败后,1980年印度自主研制的SLV-3火箭成功将鲁西尼一号卫星送入太空。乍看之下,印度似乎已然掌握航天技术。然而深入研究SLV-3火箭便会发现诸多奇特之处。

这是一枚四级纯固体火箭,固体火箭相较于液体火箭虽构造相对简单,但效率偏低。为实现卫星入轨,印度不得不采用四级设计,才得以将35公斤的鲁西尼一号卫星送上太空,且其轨道高度较低,运行20个月后便坠入大气层。

SLV-3 火箭

我国的东方红一号卫星重量达173公斤,轨道高度更高,自1970年发射以来,至今仍在太空稳定运行。印度亦深知SLV火箭性能孱弱,仅能解决有无问题,缺乏实际应用价值。毕竟40公斤的运载能力实在难以承担更多任务。

于是,印度在SLV基础上研发出ASLV。实际上,ASLV是在SLV基础上于一级火箭旁增设助推器,且全部采用固体火箭发动机。ASLV的运载能力确有提升,近地轨道运载能力达150公斤,不过仍不及我国的长征一号。

ASLV首次发射时间为1987年,直至1994年,在其第四次试射时才取得圆满成功。此后,印度果断放弃ASLV,原因在于固体火箭效率低下,难以构建大运载能力的火箭。

ASLV

尽管印度的火箭性能并非出类拔萃,但其卫星研制却成绩斐然,各类通讯卫星、科学卫星层出不穷。然而,这些卫星或体型庞大,或需被送入极地轨道,ASLV均难以胜任。印度由此深切体会到有星无箭的困境,遂下定决心全力攻克液体火箭发动机技术。凭借苏联的部分经验,印度成功研制出PSLV。

PSLV火箭共四级,一三级采用固体火箭发动机,二四级采用液体火箭发动机,周围捆绑6枚固体火箭助推器,造型颇具印度特色,恰似印度的摩托车。其近地轨道运载能力达3.8吨,地球同步轨道运载能力为1.2吨。

尽管其设计别具一格,与美苏火箭存在差异,但性能卓越,自20世纪90年代初投入使用至今,可靠性极高,承担了众多商业卫星发射任务,著名的一箭104星壮举亦是其后续改进型号所完成。

发动机Vikas

PSLV的重要意义不仅在于为印度提供了一款实用可靠的火箭,更在于助力印度成功研制出液体火箭发动机Vikas。该发动机系印度在法国维京2型发动机(即阿里亚娜火箭发动机)基础上研发而成,在印度航天领域的地位类似于我国的液发20,采用常规推进剂肼燃料,推力约七八十吨。

在PSLV火箭中,Vikas发动机在第二级初试身手,并非核心部件。随着印度对运载能力更强火箭的需求日益增长,Vikas发动机遂成为印度航天事业的中流砥柱,印度由此研制出GSLV系列火箭,包括MK1、MK2和MK3三个型号。

MK1、MK2和MK3

GSLV系列火箭的第一代和第二代在多数配置上较为相似,一级均采用固体火箭发动机并捆绑四个由印度神机VIKAS助推的助推器,二级亦采用VIKAS发动机。

值得一提的是,第三代火箭在第三级采用了氢氧发动机,这是印度在火箭技术上的重大突破。

氢氧发动机虽在大推力研制方面颇具挑战,但其效率极高,尤其适用于火箭的上面级。由于火箭上面级重量较轻,无需巨大推力,而氢氧发动机恰好具备省油持久的特性。GSLV第一代火箭的氢氧发动机购自苏联,型号为RD56M,该发动机原本是苏联为载人登月项目所设计,后因项目终止而转售。

印度深知自主研发的重要性,因此在GSLV第二代火箭上,将上面级发动机更换为印度自主生产的型号。GSLV第三代火箭则与前两代在外观和配置上均有显著差异,一级采用Vikass发动机并担当主角,两侧助推器仍为固体火箭发动机,第三级采用一台20吨推力的C20氢氧发动机,这是一种开式循环氢氧发动机,在全球氢氧发动机领域,其推力名列前茅。我国长征5号火箭所采用的液发75D推力仅为9吨级别。

印度的运载火箭族谱

去年8月将月船送往月球的正是GSLV第三代火箭,其近地轨道运载能力约10吨,地球同步轨道运载能力约4吨,基本达到我国20世纪90年代长征二号和长征三号系列火箭的水平。

可以说,在运载火箭领域,印度与我国之间的差距长期以来既未显著缩小,亦未显著扩大,印度始终在奋力追赶。甚至在某些技术方面,印度表现亦颇为出色,如大推力固体火箭发动机技术,由于印度长期使用,相较于我国航天领域主要采用液体发动机的情况,其技术或许更为成熟。

印度的氢氧机第三级

再如20吨级别的氢氧上面级发动机,我国虽已成功研制出25吨级且采用闭式膨胀循环的更为先进的发动机,但印度的月船3号已成功飞向月球,而我国尚未开展类似的月球探测任务。

在攀登科学技术巅峰的征程中,各国科研人员皆全力以赴,奋勇争先,科技领域犹如一个没有硝烟的战场,逆水行舟,不进则退。

我们不应一味嘲笑印度人妄图与中国攀比的言论,因为此类言论往往出自非专业人士之口。同时,我们亦不应盲目自大,自认为天下无敌,否则便与印度那些业余之辈无异。

无论是印度、美国还是中国,专业人士皆在默默耕耘,埋头苦干。我们应秉持关注、理解与客观看待的态度,这才是对我国航天事业的最大支持。文本来源@科普中国的视频内容

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