紅石彈道導(dǎo)彈全長21.1米，直徑1.8米，可攜帶一枚350萬噸TNT當(dāng)量的核彈頭（或一枚50萬噸TNT當(dāng)量的核彈頭），起飛重量為27.763噸，設(shè)計射程為320千米。（有關(guān)紅石導(dǎo)彈的彈道的詳細(xì)討論，小火箭會在下文用彈道導(dǎo)彈動力學(xué)仿真來說明。）
紅石導(dǎo)彈在紅石研究中心進(jìn)行了27枚試制之后，開始進(jìn)入批量生產(chǎn)階段。而主動請纓承擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)的公司，則是克萊斯勒汽車公司。圖為在克萊斯勒汽車公司進(jìn)行批量生產(chǎn)的紅石導(dǎo)彈。注意導(dǎo)彈頭部的不屈不撓的尖尖。
在通常的印象中，承接導(dǎo)彈或者火箭的生產(chǎn)任務(wù)的單位大多是飛機(jī)制造公司，比如后來生產(chǎn)土星五號火箭的時候，第一級包給了波音，第二級包給了北美航空，第三級包給了道格拉斯。宇宙神導(dǎo)彈的生產(chǎn)由康維爾公司進(jìn)行。不過，克萊斯勒集團(tuán)因為有著大量生產(chǎn)坦克和吉普車的聲譽(yù)，其加工能力還是不錯的。（吉普，英文Jeep。起初叫做General Purpose Car，即多用途車輛，后簡稱GP，于是逐漸就有了Jeep這個叫法。）
另外，注意導(dǎo)彈彈頭部位靠后一點的地方，有四片彈翼。這是紅石導(dǎo)彈相對于V-2導(dǎo)彈的又一個改進(jìn)的創(chuàng)意：布勞恩博士認(rèn)為，影響V-2導(dǎo)彈作戰(zhàn)效能的原因主要是精度和再入速度。精度的問題靠之前小火箭敘述的高精度空氣軸承陀螺儀大幅改善。而為了提高再入速度，布勞恩博士設(shè)計了可分離式的彈頭。對，就是紅石導(dǎo)彈再入稠密大氣之前，后半段彈體會被拋棄，前部彈體的四片彈翼就成了分離后的再入彈頭的尾翼。
技術(shù)工人正在工作的這個部件就是紅石導(dǎo)彈頭部后段（布勞恩稱之為裙段）。再入大氣的時候，這一大段會跟后面的彈頭結(jié)構(gòu)分離。注意外面四片彈翼，另外注意圓形合金鋼連接框的端面上等間距分布著6個孔。這6個孔就是為方便安置爆炸螺栓設(shè)計的。
紅石導(dǎo)彈的發(fā)動機(jī)繼承了V-2導(dǎo)彈的火箭發(fā)動機(jī)的基本設(shè)計。上圖為V-2導(dǎo)彈渦輪泵。渦輪泵以強(qiáng)勁的功率將酒精和液氧泵到燃燒室，為火箭發(fā)動機(jī)的持續(xù)工作提供條件。
上圖的標(biāo)注中，1為酒精泵；2為液氧泵；3為渦輪；4為驅(qū)動氣體入口；5為驅(qū)動氣體出口。其工作原理就是高壓氣體吹動葉輪，然后帶動同軸渦輪高速轉(zhuǎn)動，像水泵那樣把液氧和煤油泵到高壓管路中，最終輸入燃燒室。這臺擁有580馬力的渦輪泵是世界上應(yīng)用最早的火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵。
V-2導(dǎo)彈的渦輪泵設(shè)計思路清晰，結(jié)構(gòu)簡潔明快，渦輪輸送效率較高，被后來的大量彈道導(dǎo)彈和運載火箭所借鑒。小火箭就舉一個例子：
這是蘇聯(lián)R-1彈道導(dǎo)彈中的渦輪泵。是不是和V-2導(dǎo)彈的渦輪泵長得很像？
紅石導(dǎo)彈的火箭發(fā)動機(jī)渦輪泵，上面是酒精泵，下面是液氧泵，中間那個大罐子里面是渦輪。
渦輪泵液氧出口法蘭盤
紅石導(dǎo)彈的A-7火箭發(fā)動機(jī)依然采用燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)。這也是布勞恩博士的偏愛，甚至到土星5號火箭的F-1發(fā)動機(jī)依然是燃?xì)獍l(fā)生器循環(huán)。之前對此類循環(huán)有詳述，在此不再贅述。上圖為A-7發(fā)動機(jī)的燃?xì)獍l(fā)生器。
紅石導(dǎo)彈的燃?xì)獍l(fā)生器近照。可以看到洛克達(dá)因的銘牌。注意洛克達(dá)因的焊接工藝。
刷好了紅漆的紅石導(dǎo)彈燃?xì)獍l(fā)生器，看起來就精致多了。
這是紅石導(dǎo)彈上用的A-7液體火箭發(fā)動機(jī)。頂部的大紅罐子是過氧化氫貯箱，用于在燃?xì)獍l(fā)生器中產(chǎn)生高壓氣體帶動渦輪泵工作。
左側(cè)豎著的粗管子是酒精輸送管路。她先通到噴管夾層底部，然后向上流動，經(jīng)過噴注盤小孔進(jìn)入燃燒室。（在V-2導(dǎo)彈一文中有詳述，不再贅述。）
貼著左側(cè)豎著的粗管子的細(xì)管是點火用的燃料輸送管線。
右側(cè)豎著的大尾巴是燃?xì)獍l(fā)生器廢氣排放管。燃?xì)獍l(fā)生器產(chǎn)生的氣體經(jīng)過渦輪泵和換熱器后，排出發(fā)動機(jī)。
紅石導(dǎo)彈的火箭發(fā)動機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器廢氣排放管近照
過氧化氫貯箱特寫
用于教學(xué)展示的紅石導(dǎo)彈的發(fā)動機(jī)。上面的紅管子是酒精輸送管，下面的紅粗管子是燃?xì)獍l(fā)生器廢氣排放管。用于燃燒室的液氧輸送管在燃燒室頂部。
燃?xì)獍l(fā)生器廢氣排放管子的中段，兩頭被法蘭盤接起來的地方，藏著熱交換器。上面通著兩根小細(xì)管，靠左的是用于增壓的液氧輸入管，靠右的是液氧輸出管。經(jīng)過熱交換器的液氧壓力增大，用于給貯箱持續(xù)提供足夠的壓力。（這一點在高空尤其重要。）
放倒后的紅石彈道導(dǎo)彈的底部。4片彈翼上的那些口蓋前文已經(jīng)詳細(xì)介紹過了。中間的大洞是發(fā)動機(jī)噴口?？拷鼑姽艿纳孕〉暮谏纯谑请姎庀到y(tǒng)主纜插槽，起飛的時候，電氣主纜會自動與地面系統(tǒng)脫離。
彈體尾部底下有一個白色凸起，仔細(xì)看的話，會發(fā)現(xiàn)有一排小孔。那是紅石導(dǎo)彈的多路氣體接口。不用數(shù)了，是9路。
彈體尾部上面也有一個白色凸起，有一左一右兩個孔。上圖只露出了左側(cè)的黑色小孔，右側(cè)的大孔被蓋子蓋住了。
這枚破舊一點的紅石導(dǎo)彈右側(cè)大孔的口蓋丟失了，能看得更清楚些。這就是上上圖的彈體尾部上面的凸起。
左側(cè)小孔是用來在地面隨時向紅石導(dǎo)彈補(bǔ)充液氧的液氧補(bǔ)加孔。這個孔往上直接通到液氧貯箱。
右側(cè)大孔通到一個空氣循環(huán)泵，是用來給導(dǎo)彈底部做強(qiáng)制新風(fēng)循環(huán)的。這也是布勞恩博士從V-2導(dǎo)彈里面得到了經(jīng)驗教訓(xùn)以后改進(jìn)的。導(dǎo)彈豎立在發(fā)射場之后，具體的發(fā)射時刻未定，導(dǎo)彈有可能會裝滿一大罐子液氧等著。
-183℃的液氧會讓周圍空氣中的水蒸氣冷凝。為了防止冷凝水或者冰坨子對導(dǎo)彈尾部造成破壞，布勞恩博士設(shè)計了尾部新風(fēng)系統(tǒng)，及時吹散水霧。
這臺火箭發(fā)動機(jī)是比較真實的歷史照片，可以看到發(fā)動機(jī)燃燒室外壁上部的9路氣體管線。
紅石導(dǎo)彈液氧貯箱內(nèi)壁
液氧在常溫狀態(tài)下時刻處于沸騰狀態(tài)，這是液氧貯箱外壁上用來排出多余氧氣的閥門，以防液氧貯箱壓力過大。
紅石導(dǎo)彈里面的供電線路。紅色為應(yīng)急系統(tǒng)專用供電線路，肉色為115伏特400赫茲交流供電，黃色為28伏特直流供電。
紅石導(dǎo)彈把檢修艙蓋設(shè)置在導(dǎo)彈下部，還是很方便的。
剖開的紅石導(dǎo)彈彈體，可以看到閃亮亮的301不銹鋼隔框。
正在進(jìn)行全彈地面測試的紅石導(dǎo)彈
正在進(jìn)行發(fā)射的一枚紅石導(dǎo)彈
紅石導(dǎo)彈逐漸形成了一個家族，開始在航天領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。
1959年，NASA正式啟動了美國的載人航天工程——水星計劃。當(dāng)時選用了3種火箭（導(dǎo)彈）：
小喬伊火箭：8次亞軌道機(jī)械測試，2次運送猴子，以及若干逃逸系統(tǒng)測試。
紅石運載火箭 ：4次亞軌道機(jī)械測試，1次運送黑猩猩，2次載人亞軌道飛行。
宇宙神運載火箭 ：4次亞軌道機(jī)械測試，2次在軌飛行，1次運送黑猩猩，4次載人軌道飛行。
小喬伊固體火箭與導(dǎo)彈的淵源不深，暫且不說。宇宙神運載火箭，小火箭在經(jīng)典導(dǎo)彈和運載火箭第二季的第3篇文章中已經(jīng)詳細(xì)介紹。因此，輪也該輪到介紹紅石運載火箭了。
1960年，紅石-水星運載火箭進(jìn)行逃逸塔測試。
所謂紅石-水星運載火箭就是紅石導(dǎo)彈基礎(chǔ)級加上了水星飛船的組合體。圖為NASA正在吊運一枚紅石。
位于圣路易斯市的麥克唐納飛機(jī)公司正在批量生產(chǎn)水星飛船。
水星飛船是美國第一代載人飛船，其底部的設(shè)計很有意思。在防熱大底后面，捆著減速火箭。
1961年1月31日，紅石-水星2號運載火箭升空。
該火箭成功將黑猩猩Ham送入太空。（有關(guān)猴子和猩猩為早期載人航天做出的貢獻(xiàn)，詳見小火箭的公號文章《猴子，真正的太空探索先驅(qū)》）
1960年，美國宇航員小艾倫·巴特雷特·謝潑德正在進(jìn)行體檢，準(zhǔn)備成為美國第一名進(jìn)入太空的宇航員。
1960年12月9日，紅石-水星3號火箭被運到了卡納維拉爾角。但發(fā)生了許多計劃之外的事情，發(fā)射工作被迫推遲。在進(jìn)行了21個星期的超長準(zhǔn)備工作之后，好不容易矗立到發(fā)射場的紅石-水星3號火箭又接連因為設(shè)備和天氣問題而推遲發(fā)射。
1961年4月12日莫斯科時間上午9時零7分，加加林乘坐東方一號宇宙飛船從拜科努爾航天發(fā)射場起飛，在遠(yuǎn)地點為301千米的軌道上繞地球一圈，歷時1小時48分鐘，于上午10時55分安全返回，降落在薩拉托夫州斯梅洛夫卡村地區(qū)，完成了世界上首次載人宇宙飛行，實現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的愿望。他駕駛的東方一號飛船成為世界上第一個載人進(jìn)入外層空間的航天器，在軌飛行了108分鐘。
美國人這時候還在調(diào)試火箭，眼睜睜看著第一次載人航天的桂冠也被蘇聯(lián)人搶了去。一番修整后，時間來到了1961年5月2日。
1961年5月2日，謝潑德穿戴好宇航服（當(dāng)時的宇航服如上圖所示）進(jìn)入水星飛船。結(jié)果，他等了3個小時后，得到的消息是發(fā)射因天氣原因取消了。
好在謝潑德心態(tài)比較好。他向來是很能吐槽的。比如當(dāng)記者問他，坐在紅石-水星火箭里面是什么感受的時候。他的回答是：“他突然想起來，這枚火箭的每一個零部件都是由報價最便宜的分包商生產(chǎn)的?！?/p>
擁有好心態(tài)的謝潑德后來參與了阿波羅計劃，搭乘阿波羅14號飛船成功奔月，成為第5個登上月球的人。
公元1961年5月5日，紅石-水星3號運載火箭終于不負(fù)眾望，發(fā)射成功。
航天器被命名為自由7號，進(jìn)行了一次亞軌道飛行。這使得謝潑德成為了美國歷史上第一位，人類歷史上第二位進(jìn)入太空的宇航員。
還有一個榮譽(yù)屬于紅石導(dǎo)彈：紅石-水星3號組合體是航天史上首次能夠?qū)⒂詈絾T留在艙中返回地球的飛行器(加加林是彈射出返回艙之后，用降落傘著陸的)。
正在發(fā)射的一枚紅石-水星運載火箭，注意彈體尾部的空氣舵。
紅石導(dǎo)彈的空氣舵面是鏈條傳動的。嗯，就是自行車上面用的那種鏈條。
左側(cè)是宇宙神-水星運載火箭，右側(cè)為紅石-水星運載火箭。相比之下，紅石的身板太單薄了。
不過，就是這樣單薄的小身板，撐起了美國民眾在蘇聯(lián)進(jìn)行洲際彈道導(dǎo)彈測試之后曾經(jīng)一度消沉的信心；就是這款導(dǎo)彈促成了高精度慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展；就是這款導(dǎo)彈發(fā)展出了可分離式彈頭設(shè)計；從她開始，彈道導(dǎo)彈以及運載火箭的發(fā)射前準(zhǔn)備工作開始整理出嚴(yán)格的流程，并對人機(jī)工程和可靠性進(jìn)行了進(jìn)一步優(yōu)化。
她讓馮·布勞恩博士的航天夢想終于開始逐步實現(xiàn)；以她為基礎(chǔ)大幅改進(jìn)而成的火箭發(fā)射了美國第一顆人造地球衛(wèi)星；以她為基礎(chǔ)級的火箭將黑猩猩以及美國第一位宇航員送入太空。
有關(guān)早期型號的紅石導(dǎo)彈的彈道特征和速度信息，多個出處的數(shù)據(jù)不太一致。最后，小火箭在這里對紅石導(dǎo)彈進(jìn)行了全彈建模。（最令人頭大的是彈翼部分的干擾阻力計算）然后，小火箭計算了紅石導(dǎo)彈的彈道。
WGS-84大地模型，考慮地球轉(zhuǎn)動，美國標(biāo)準(zhǔn)大氣COESA。
發(fā)射地點選在了美國德克薩斯州某地。打了一個紅石導(dǎo)彈的最大射程。
放大一些看，基本上是個亞軌道的樣子。（注意稠密大氣段的彈道）
基本上紅石導(dǎo)彈的彈道打出來就是這個樣子的了。
摸了一下早期型號的紅石導(dǎo)彈的射程，導(dǎo)彈確實命中了目標(biāo)。保守估計，紅石導(dǎo)彈早期型號的有效射程至少有318.282千米。經(jīng)常提到紅石導(dǎo)彈320千米有效射程的說法，經(jīng)仿真驗證，是較為符合的。
彈道最高點為93.721千米處，出現(xiàn)在發(fā)射后第207秒。
同時，小火箭打了速度曲線。紅石導(dǎo)彈在上升段還是比較猛的，不到40秒的時候超聲速，不到60秒的時候Mach2，1分多鐘Mach3。
不過，紅石彈道導(dǎo)彈的最大速度發(fā)生在彈頭分離后再入稠密大氣的時候，約為Mach5.42。
聯(lián)系客服
