作者:类星体
大部分技术人员都认为下一代火箭应该继续沿着前三代火箭的技术路线前进,即在A-3火箭的基础上进一步放大箭体以容纳更多的推进剂,从而达到更大的飞行高度和飞行距离,这是一种相对比较稳妥的渐进改进思路。但一向随和的戈达德博士这一次却显得异常强硬,他坚定地认为包括A-3火箭在内的前三代火箭所采用的挤压式循环的发展潜力有限,下一代火箭的发动机必须采取全新的循环方式——泵压式循环。
戈达德博士研制泵压式火箭的意见虽然显得非常激进,但是却得到了海伦娜的大力支持,熟知后世火箭发展史的海伦娜清楚地知道,挤压式循环固然简单可靠,但却有着一系列难以克服的性能缺陷,最终被更先进的泵压式火箭取代也是大势所趋。
不过海伦娜也不是毫无原则地支持戈达德,她虽然赞赏戈达德博士研究泵压火箭的大方向,但对于戈达德博士提出的具体技术方案却并不认可。戈达德博士的泵压方案是用小型汽油机(以一氧化二氮为氧化剂)去驱动活塞泵,从而将推进剂压入燃烧室。这一方案不仅结构复杂、功率有限、重量庞大,而且工作起来还连续、不可靠,海伦娜自然是看不上的。
为了防止德国的火箭事业被戈达德博士带偏,海伦娜直接要求新一代火箭必须采取气体涡轮驱动离心泵的技术路线。这也是上个位面中,自德国在1942年10月3日发射A-4火箭起,几乎所有的后世泵压式循环火箭所共同采取的技术路线。
事实上上个位面中的戈达德博士在意识到内燃机带活塞泵的坑爹之处后,就开始将注意力转向燃气涡轮泵了(从这个角度讲,戈达德也算是燃气发生器循环的先驱者了),不过由于戈达德所设计的燃气发生器采用的是富氧燃烧的方式,当时的技术水平又不足以解决高温富氧燃气所带来的氧化问题(这个问题即使放在今天也只有寥寥几个国家能搞得定),所以可怜的戈达德博士可谓刚刚跳出一个坑,又跳进了另一个更大坑,几次试验都不是很成功……
这里需要简单说明一下火箭发动机的两大循环方式:气压式循环和泵压式循环。
我们知道,不同于间歇式燃烧的往复式内燃机,液体火箭发动机的燃烧过程是连续的,也就是说火箭发动机工作时,其燃烧室内始终处于高温高压的状态。这就意味着想将推进剂送进燃烧室,就必须给推进剂施加一个压力,而且这个压力必须大大高于火箭发动机燃烧室的压力!于是一个关键性的问题就来了:如何给推进剂加压?
一个最容易想到的方法是让火箭推进剂储罐里的压力高于燃烧室压力,这样推进剂就会自动地从储罐向发动机燃烧室流动。
最开始时,由于火箭发动机燃烧室的压力很低,需要的推进剂流量也很小,研究者们只需要简单粗暴地依靠推进剂储罐本身的内部压力(可能还有推进剂本身的重力),就能将推进剂送进发动机燃烧室。
这个原理其实就像我们生活中常见的液化气钢瓶一样,由于液化气钢瓶内部的压力高达几十个大气压,而外界的压力却很低,所以液化气钢瓶仅仅依靠自身内部的压力,就可以将其所贮存的绝大部分燃气输送进我们的液化气灶。
上面这种依靠推进剂储罐自身压力将推进剂压入燃烧室的循环方式是一种最简单的气压式循环,我们可以将这种循环方式称为自压式循环,这种循环方式的的缺点显而易见,不仅加压能力非常有限,而且随着推进剂储罐内的推进剂的减少,储罐内的压力会随之急剧减小,当推进剂储罐内的压力和发动机燃烧室压力相等时,推进剂就无法再被送入发动机了,发动机工作也就随之停止了。
由于自压式循环的缺点太过明显,火箭研究者们很快就发明了一种效率更高的气压式循环,也就是我们所说的“挤压式循环”。
“挤压式循环”最大的进步之处在于,这种循环方式不再单纯依靠推进剂储罐本身的内部压力来给推进剂加压,而是在推进剂储罐之外设置了一个装着氮气或者惰性气体的高压气瓶,高压气瓶通过阀门和推进剂储罐相连。
挤压式循环发动机工作时,只需要将高压气瓶和推进剂储罐之间的阀门打开,高压气瓶中的高压气体就会流入推进剂储罐,使储罐内的压力升高,于是储罐中的推进剂就在高压气体的推挤下,被压进了发动机燃烧室。
由于挤压式循环用有独立的外部增压源,所以推进剂储罐内的压力可以保持相对稳定,增压效果的衰减速度不像自压式循环那么剧烈。再加上其结构简单,可靠性高的特点(相比泵压式火箭来说),使挤压循环火箭成为许多刚刚入手火箭设计的研究团队的首选入场券。本位面德国的A-1、A-2和A-3火箭都使用了这种简单可靠的增压方式。
那么为什么戈达德博士和海伦娜要不约而同地抛弃这种简单可靠,且在之前的A-1、A-2和A-3火箭上得到验证的增压方式呢?原来,气压式循环归根结底是依靠推进剂储罐自身或者外部的高压气体作为压力源给推进剂加压的。,虽然挤压式循环要比自压式循环先进不少,但还是不可避免地撞上了气压式循环的“天花板”。
挤压式循环火箭的发动机在工作时,推进剂储罐内的压力必须高于发动机燃烧室,而高压气瓶里的压力又必须高于推进剂储罐,这样才能形成压力梯度,保证推进剂被正常压入燃烧室。随着火箭规模的扩大和燃烧室压力的提高,这会带来两个严重的问题:
第一个问题是死重太大,挤压式火箭的推进剂储罐和高压气瓶必须做得非常坚固,这就大大增加了火箭的结构重量,而且随着火箭规模的增大,推进剂加注量的增多,为了保证一直给储罐加压,无法参与燃烧的高压氮气或者惰性气体又必须带得很多,这就进一步推高了火箭的死重。
第二个问题是增压效果有限,我们知道,要提高火箭发动机的工作效率(也就是单位推进剂所能产生的冲量,简称“比冲”),除了提高火箭各部件的工作效率(包括合适的喷管)之外,最简单的方法就是提高推进剂的燃烧压力。而这恰恰是挤压式循环的软肋,因为如果你提高了燃烧室内推进剂的燃烧压力,你就必须设计更坚固的推进剂储罐和压力更高、体积更大的高压气瓶来与燃烧室内的压力对抗。达到某个临界值后,你将会尴尬地发现,发动机比冲提高给火箭带来的性能增益无法抵消死重增加的不利影响。
正是因为上面这两个固有缺陷,所以气压式循环火箭的性能天花板着实不是很高,戈达德博士和海伦娜都认为不应该再在挤压式循环的火箭上花费太多的精力(其实海伦娜认为挤压循环今后在火箭上面级以及姿控发动机上还是可以挽救一下的。)。经过A-1、A-2和A-3火箭的技术积累,海伦娜认为是时候在火箭领域开启一场涡轮泵压革命了!
第一百一十八章 披荆斩棘
由于气压式循环既不利于减轻火箭的干重,也不利于火箭发动机效率的提高,人们又开始了对更先进的循环方式的探索,于是全新的泵压式循环便闪亮登场了。所谓泵压式循环,就是利用泵机将推进剂储罐中的推进剂抽出来,加压后再送进燃烧室燃烧的循环方式。
不难看出,在这种循环方式中,给推进剂加压主要依靠的是泵机,这就给泵压式火箭带来了三大优点:第一个优点是推进剂储罐并不需要承受太高的压力,因此可以做得比较轻薄,这就大大减轻了火箭的干重;第二个优点是泵机的增压能力要比高压气瓶高得多(毕竟一级泵机不够,还能多加几级),所以泵压式火箭的燃烧室压力可以设计得比气压式火箭更高;第三个优点是可以一直稳定增压,不存在气压式火箭随着增压气体耗尽,增压效果衰退的问题。
在用泵机为推进剂增压这一共性之下,泵压式循环又可以分出燃气/气体发生器循环、膨胀循环和补燃循环。由于相对于20世纪30年代的技术水平而言,膨胀循环和补燃的技术难度都太高了,而且膨胀循环还只适用于气体燃料,所以海伦娜并没有考虑两种循环方式。
经过仔细权衡,海伦娜最终还是选择了朴实无华的气体发生器循环,这也是上个位面德国的V-2弹道导弹所采用的循环方式,算是泵压式循环中最为原始和简单的一种循环方式。它的基本原理是利用过氧化氢的分解反应产生高温蒸汽,从而推动涡轮泵运转,进而将储罐里的液氧和乙醇源源不断地抽出,然后泵送到燃烧室里。
为了及早攻克泵压式火箭发动机的难关,在海伦娜的热情邀请下,赫尔曼·奥伯特博士和赫尔穆特·沃尔特博士也相继兴致勃勃地加入到了泵压式火箭的研发中来。
这两位博士也都是大神级的人物。在上个位面中,奥伯特博士是和戈达德、齐奥尔科夫斯基齐名的三大航天先驱之一,也是V-2导弹研发的重要参与者。他于1929年出版的《通向航天之路》在后世的航天工程领域拥有圣经一般崇高的地位。
沃尔特博士则是著名的“沃尔特汽轮机”的发明者,之前这哥们一直在埋头研究以过氧化氢和煤油驱动的双组元鱼雷。海伦娜邀请沃尔特博士时,他的研发团队经过多年的努力,才刚刚在过氧化氢鱼雷的关键技术上摸着了一些门路。然而可怜的沃尔特博士还没来得及过上几天轻松日子,就被海伦拉了壮丁。别看水里游的鱼雷和天上飞的火箭听起来八竿子打不着,但是上个位面德国火箭的涡轮泵确确实实是由沃尔特的涡轮机改进而来的!
虽然集中了世界上最顶尖的研究人才,虽然拥有了世界上最充沛的资金保障,虽然研制的是泵压式火箭中难度最低的气体发生器循环,虽然海伦娜对于研制中可能遇到的挫折和坎坷早有充分的心理准备。但是事实证明要提前点亮过于先进的科技并非没有代价,泵压式火箭研制的艰辛程度还是远远超过了海伦娜的预期。代号为A-4的泵压式火箭的研制从一开始就不怎么顺利,第一个拦路虎就是火箭的推进剂加压系统。
和上个位面的V-2导弹一样,本位面的A-4火箭的推进剂加压系统使用的也是相对比较简单的同轴泵,中间是气体涡轮,氧泵和乙醇泵则被分别安置于涡轮两侧。涡轮泵的动力来源是一个名叫气体发生器的装置,装置的形状好像一只罐子,罐子里面放置有多层银质催化网和不锈钢滤网,当浓度高达80%的过氧化氢溶液通过这些催化网时,过氧化氢被催化分解,产生温度接近500摄氏度的混合着氧气的高温蒸气。涡轮泵工作时,涡轮被过氧化氢分解所产生的高温蒸汽推动,带动两边的氧泵和乙醇泵给推进剂加压。
如果和上个位面的V-2导弹相比,本位面的A-4火箭的泵系结构非常相似,但气体发生器设计却比上个位面的V-2导弹更加合理,上个位面的V-2导弹的气体发生器是靠向高浓度过氧化氢溶液里喷射高锰酸钠溶液来让过氧化氢催化分解的(这个催化反应大家听来有没有觉得很耳熟?中学学过的),催化反应过程没有本位面A-4火箭的银质催化网稳定。
海伦娜为A-4火箭设计的带白银催化网的气体发生器不愧是在上个位面美国的“红石”火箭上久经考验的设计,在各种实验中倒是都有非常稳定的发挥,最大的技术难题还是出在那个的同轴涡轮泵上。
作为德国乃至世界涡轮泵压式火箭的开山之作,研发团队在确定A-4火箭的涡轮泵的技术参数时,其实还是非常保守的:涡轮功率不过300马力,转速不过4000转每分钟,工作温度不到450摄氏度,而工作时间更是只有几十秒。然而谁都没有想到,就是这几十秒的工作时间,却把负责涡轮设计的沃尔特博士折磨得欲仙欲死。
“恭喜啊!沃尔特博士,我想你大概又可以去买彩票了。”在又一次气体发生器-涡轮泵联试失败之后,在仔细检查了在试验中损坏的涡轮泵之后,海伦娜拍了拍垂头丧气的沃尔特博士的肩膀说道,语气里怎么听都有一股子藏不住的幸灾乐祸。
“恭喜我?买彩票?”听了海伦娜的话,沃尔特博士一时间有点儿摸不着头脑。
“我想你们可能遇到氧泵气蚀诱发的共振了,这种特等奖品可不是每次都能抽到的哦。”海伦娜说话的时候,脸上依然带着没心没肺的笑容:“你们可以给氧泵加个导轮看看能不能缓解气蚀,剩下就只能多设计几种构型慢慢试了。既然遇上了这个大坑,那就躺下好好享受填坑的乐趣吧!我很看好你哦,沃尔特博士。”
沃尔特博士:突然好想打死眼前这个没心没肺的家伙啊……
第一百一十九章 喷注器盘
面对失败,海伦娜当然不是真像表面看上去的那样没心没肺,涡轮泵的研制屡遭挫折,她心里其实和沃尔特博士一样不好受。别的不说,那些在试车中跑废的涡轮泵背后,可都是“和平基金”账户上的真金白银的减少。虽然“和平基金”上的钱从名义上来说并不是海伦娜的,但是海伦娜想要推进的各种科研项目都离不开资金的支持。这就意味着火箭项目每多花一个马克,海伦娜对其他项目的投资就会少一个马克。
虽然巨大的研制费用让海伦娜有些心疼,但海伦娜知道,科研工作是不允许半途而废的,半途而废只会造成更大的资源浪费。在海伦娜所处的这个时代,火箭涡轮泵对所有人来说都是新鲜出炉的事物。研制人员在这方面既缺乏有力的理论指导,又缺乏足够的实践经验,而且还不像后世一样有高性能计算机的帮助,所以很多设计都必需要靠研制过程中的不断试错才能最终确定。
从这个角度来说,沃尔特博士等人之前不断失败的过程,其实也就是一个不断试错的过程。在这个试错的过程中,海伦娜大脑中那些来自后世的经验确实给了科研人员很多启发,从而大大减小了试错成本,但是想要跳过试错这一环节是绝对不可能的。
正是因为深知试错不可避免,所以每当试验失败的消息传来,海伦娜都会一边心头滴血,一边故作轻松地对研究团队说些没心没肺的调侃话。海伦娜所表现出来的乐观情绪也确实感染了整个设计团队,使得设计师们始终保持着高昂的士气。
在经过一段时间的反复碰壁之后,沃尔特博士的团队终于取得了突破性进展。在海伦娜的建议下,他们完善了火箭的液氧自生增压系统,改进了氧泵的形状并且给氧泵设计了导轮,终于消除了气蚀诱发的共振。火箭发动机的气体发生器-涡轮泵联试开始接连取得成功,这让包括海伦娜在内的所有人都松了一口气。
然而研究人员们并没有能够松第二口气,当火箭进入整机试车的时候,“魔鬼”又卷土重来了,这一次的问题出在燃烧室上。在试车过程中,A-4火箭的发动机开始不时出现燃烧不稳定的情况,有几次把燃烧室顶部的推进剂喷注盘都给烧穿了,最严重的的一次发动机甚至在试车台上直接发生了爆炸,所幸试车台没有受到不可逆的损坏,这才没有对后续的发动机试车计划造成太大的影响。
正当设计团队中的专家们还在为燃烧不稳定的原因争论不休时,还是海伦娜最先分析出了燃烧不稳定问题的成因,这倒不是因为海伦娜比大神们眼光更敏锐,而是因为海伦娜上辈子是见过猪跑的!
眼前这种情况在上个位面的不少火箭的发动机的研制过程中都出现过(包括德国的V-2弹道导弹和美国的“土星五号”运载火箭)。随着发动机推力的增大,发动机燃烧室顶部的推进剂喷注器面积随之增大,喷注单元的数量也随之增多。发动机工作时,这些喷注单元的喷注射流之间会形成复杂的扰动,这些非线性扰动如果不加以抑制,就有一定概率导致燃烧振动,进而影响发动机的正常工作甚至损坏发动机。
上个位面中的V-2导弹对付燃烧不稳定的方法是取消最开始的平面推进剂喷注盘设计,将发动机推进剂喷注器设计成一个个倒扣的杯状结构,这种结构被称为“燃烧器杯”。当V-2的发动机工作时,液氧从燃烧器杯的顶部喷入燃烧器杯,乙醇则从杯壁上的小孔喷出,两者在燃烧器杯中被预先点燃,然后再进入主燃烧室进行进一步燃烧。V-2火箭的发动机燃烧室顶部一共分部着18个这样的燃烧器杯,这让V-2火箭的发动机燃烧室从外观上看起来好像一个赖头和尚。
上个位面的V-2火箭发动机所用的这种喷注器设计,虽然从外观上看是丑了点,但由于发动机推进剂的喷注和点燃过程都被限制在一个个小区域内,难以和其他区域发生干扰和耦合,确实很有效地解决了燃烧的不稳定问题。
不过上个位面V-2火箭发动机上的“喷注器杯”设计也不是没有问题,首先是每个喷注器杯都需要连接一根单独的液氧管路。满头乱发一样的液氧管路不仅增加了发动机的复杂性,还让发动机变得更不可靠。其次是燃烧器杯对推进剂的雾化不彻底,不彻底的雾化一方面降低了发动机的燃烧效率,一方面又使得设计师必须用一个更庞大的燃烧室来容纳燃烧区域,这会增加发动机的重量,降低了发动机推重比。
本位面的A-4火箭的发动机并没有沿用上个位面中V-2导弹的做法,在海伦娜的建议下,设计团队采用了一种后世应用更广泛的方法来抑制燃烧不稳定:给平面喷注盘增加隔板。这个方法也是上个位面中,包括土星五号的主发动机在内的众多火箭发动机对付燃烧不稳定的主要武器。高出喷注器盘的隔板,将平面的喷注器盘切分为多个区域,就抑制燃烧不稳定的机理而言,和V-2导弹的“燃烧器杯”其实是有异曲同工之妙的。
在验证了喷注盘隔板确实能有效抑制燃烧不稳定现象后,设计师们还花了不少时间对喷注盘及隔板的设计进行了进一步优化,最终才确定了喷注盘隔板的形状:内外两个同心圆状隔板外加两圆之间的四条辐射状隔板。这些隔板将A-4火箭发动机的平面喷注盘上的数百个喷注单元(每个单元都由一个液氧喷口和两个乙醇喷口组成)切分为五个独立的区域,试车结果显示,这一措施在抑制燃烧不稳定方面表现得非常成功。
在解决了燃烧不稳定的问题后,这款火箭发动机总算没再整出什么更大的幺蛾子,甚至连海伦娜之前一直担心再生冷却系统都很争气地没掉过链子。经过多年的努力之后,这一款气体发生器循环的液氧乙醇火箭发动机终于出炉了,海伦娜将这款发动机命名为FR-1,其中FR是德语液体火箭发动机的缩写。
虽然海平面推力只有10吨级,虽然推力室压力只有3兆帕,虽然海平面比冲只有200秒出头,但放在30年代,FR-1发动机依然可以称得上是一件工业无与伦比的工业杰作。它的成功意味着设计团队在A-4火箭的研制中跨出了最为关键的一步,实用化泵压式液体火箭看起来已经出现在远方的地平线上了。
第一百二十章 奋不顾身
在通过了各种试验之后,第一枚可以用于发射任务的全状态A-4火箭终于稳稳地矗立在了佩内明德的发射塔架上。这是一个高度12米,重达7吨的大家伙。尖锐的头锥、修长的箭体、再配上四片大面积的稳定尾翼,这个火箭造型在后世的人们眼中或许早已司空见惯,但放在20世纪30年代初,却有着一种难以言说的科技美感。
并排站在高高的发射塔架下,仰望着那像破土而出的巨型竹笋一样的火箭,海伦娜和火箭研发团队的四位领军人物:戈达德、冯·卡门、奥伯特和沃尔特的神情俱是有一瞬间的恍惚。在过去几年中,眼面前这个漂亮的“大宝贝”实在是倾注了研发团队太多的心血和汗水了。
在发射塔架前合影留念之后,几个人走进发射场边那看起来有些简陋的地堡式安全掩体兼火箭控制室,为了节约非必要开支,现在的佩内明德基地还处处能看到因陋就简的痕迹。接着,穿着防静电服的工作人员开始给火箭加注乙醇和液氧。地堡控制室里的五个人都不说话,只是每个人的眼睛都直勾勾地盯着不远处的火箭,看着负责推进剂加注的工作人员在那里忙上忙下。
“别都闷着啊,伙计们,你们说说说看,如果这次发射失败了我们怎么办?”可能是终于耐不住沉默的空气,五个人中性格最为跳脱的沃尔特博士扶了一下他的黑框眼镜,突然没头没脑地冒出来这么一句。
“闭嘴!”四个声音几乎同时响起,接着就是八把眼刀向沃尔特博士身上飞过去,吓得沃尔特博士自进入掩体之后就一直叼在嘴里的那支没有点燃的香烟都掉到了地上。沃尔特博士缩起脖子变身鹌鹑之后,不大的地堡控制室里又恢复了此前既紧张又安静的状态。
时间仿佛过去了几个世纪那么漫长,发射塔架上的A-4火箭终于完成了推进剂加注和发射前的准备工作,现场的工作人员和推进剂加注车辆开始有序地撤离。待现场的人员和设备全部撤离完毕,距离预定的发射时间只剩下15分钟了。
“五分钟准备!”当距离预定发射时间还剩五分钟时,负责指挥海军发射的戈达德博士对着话筒,中气十足地喊道。在海伦娜的建议下,本位面德国早在1925年发射A-1火箭时,就开始在火箭发射中采用了倒计时。
在上个位面中,“倒计时”这个天才的创意并非出自科学界,而是出德国电影导演弗里兹·朗格之手。上个位面的1927年,弗里兹·朗格在导演由德国乌发电影公司投资的太空科幻片《月球少女》时,为火箭发射的镜头设计了“……5、4、3、2、1、发射!”这一倒数发射程序。后来电影中的这一虚拟的情节引起了火箭专家们的强烈兴趣,于是“倒计时”被引入到了现实的航天发射程序中,最终成为了国际航天界在实施发射任务时通用的计时方式。
考虑到《月球少女》是世界上第一部真正以太空旅行为主要题材的科幻片,在世界电影史上有着不低的地位,海伦娜觉得自己有必要让这部影片变得更经典一些,给日后的太空科幻电影树立一个良好的榜样。于是当1927年电影《月球少女》开拍时,海伦娜拿出了自己的一大笔私房钱给这部电影增加了投资,还自告奋勇地为电影当起了的科学顾问。
弗里兹·朗格导演当时正在筹备《月球少女》的拍摄,连扮演女主的童星都已经选好了。此时他一听说有一个没有任何电影拍摄经历的“关系户”要“带资进组”,立刻气得破口大骂电影圈里的歪风横行,人心不古……不过在旁人告诉弗里兹·朗格导演对方的注资金额是至少100万马克之后,朗格导演还是非常明智地选择不吱声了。
正当朗格还在为自己准备向金钱低头而羞愧不已时,他得到了一个让他几乎惊掉了下巴的消息:“你说什么?那个‘关系户’带资进组不是来抢角色的?只是准备担任《月球少女》的科学顾问?没搞错吧?”
得到了肯定的回答之后,朗格导演长长地舒了一口气,他终于不需要为了金钱而放弃选角原则了。虽然他觉得让一个关系户来当科学顾问不靠谱,现在的有钱人玩票的方式他是越来越看不懂了。不过作为导演,在是否采纳顾问的意见这个问题上,他想来还是有决定权的
对于朗格导演的这些心理活动海伦娜是一无所知,如果她知道朗格导演刚开始时以为自己是来抢电影女主的,一定会无奈地摊开手,对朗格导演说一句:“你的脑洞实在太大了!”。对于自己在演戏方面的天分,海伦娜还是比较有自知之明的,她还不想让自己那蹩脚的演技被永久地留在录像带上,然后被后世的观众拿出来群嘲。
除了海伦娜第一次与弗里兹·朗格见面时,这位可怜的科幻导演在得知海伦娜就是那个带资进组的‘关系户’之后,险些当场心脏病发作之外,海伦娜和《月球少女》电影剧组的合作还是非常愉快的。海伦娜不仅用大笔资金为剧组搭建了大量高精度的缩比模型,租用了拍摄失重镜头的水池,而且还为剧组设计了大量生动无比的运载火箭和航天器形象,每一个都能禁得起后世科学的推敲。这当然是废话,这些形象都是以土星五号、航天飞机、国际空间站等等为原型建立起来的,能经不起科学推敲吗?
为了提高拍摄的真实感,海伦娜甚至还允许剧组进入佩内明德发射场,将一枚A-3火箭外形打扮成类似土星五号的模样,并实箭发射了出去。不过弗里兹·朗格导演也确实是个人才,愣是把不到1吨的小火箭拍出了3000吨级超重型登月火箭的气势!值得一提的是,其实上个位面《月球少女的》科学顾问正是奥伯特博士,而且为了拍摄这部电影,奥伯特博士同样专门为电影设计了一枚火箭,只不过本位面海伦娜抢走了奥伯特的工作。
1928年6月,《月球少女》在柏林正式上映,立刻震动了整个德国电影界,无数好评像雪花一样飞过来。甚至科学界被这部电影吸引的也大有人在,其中就包括现在正在地堡控制室里等待火箭发射的奥伯特博士。当奥伯特得知海伦娜是这部电影的科学顾问时,就立刻爽快地接受海伦娜的邀请加入火箭计划,不得不说海伦娜能拐走奥伯特这尊大神,《月球少女》这部电影也是居功至伟!
“一分钟准备!”戈达德博士的声音打断了海伦娜的回忆,地堡控制室里的气氛也随之变得更加紧张起来。
“三十秒!”控制室里的五个人都捏紧了拳头。
“二十秒……十、九、八、七、六、五、四、三、二、一、发射!”戈达德博士亲自按下了发射按钮。
这时意外突然发生了,一声轻微的爆裂声之后,橘红色的火苗突然从发动机舱上方的弹体一侧冒了出来。然后刚刚启动的发动机就罢工了,弹体一侧的火苗接着烧了一会儿,也自行熄灭了下去。
“哦不!天哪!这是怎么一回事?”沃尔特博士双手抱住了脑袋。
“这是失败了?”戈达德博士一屁股瘫坐在控制台前的椅子上。
倒是海伦娜显得比较冷静,她沉思了一会儿,缓缓开口道:“我想,应该是发动机上方的液氧乙醇管路的问题。”
整理了一下思绪,海伦娜接着说:“很可能是点火时的震动和结构应力破坏了发动机上方的管路,导致液氧和乙醇发生泄漏,进而发生了一次小规模的爆炸并起火,但爆炸正好摧毁了燃气发生器-涡轮泵系统,使得整个发动机停止工作,没有后续燃料补充,火焰也就自己灭了。”停顿了一下,海伦娜有些后怕地拍了拍胸口说:“好在乙醇储罐和液氧储罐看起来没有发生破裂,否则刚才那会儿,发生的就是全箭大爆炸了!”
“你们待在这里,我出去看看!”奥伯特博士拿起防护服就要往外走。然而海伦娜已经先他一步穿上了防静电服,快步奔了出去。“看好他们几个,别让他们走出掩体。”叮嘱了一声守在控制室门口的工作人员,海伦娜在心里默念了一句“涅杰林大大保佑我没事!”就向发射塔架冲了过去。
第一百二十一章 备份改进
就在海伦娜风风火火地从指挥所赶到到发射场边缘的同时,一直在发射场外严阵以待的几辆消防车也呼啸着冲进了发射场。海伦娜赶忙指挥消防车从上风方向接近依然耸立在发射塔架上的火箭,并对之前火箭发动机上方起火的部位进行喷淋降温。
海伦娜现在担心的事情有二:一是靠近着火点的液氧储罐在持续受热后,因为内压过高而发生破裂;二是乙醇和液氧挥发后,在地表附近集聚形成的高浓度的混合气(乙醇蒸汽和氧气都比空气重,所以在无风条件下不仅不容易消散,而且容易在各种低洼的地方聚集),这种危险的混合气一旦被静电所点燃,后果将不堪设想。
由于海伦娜只穿着三级防护服,所以她虽然亲临现场指挥处置工作,但并没有进入发射前就已经画好的安全警戒线以内,只能看着身着隔热服,头戴正压式呼吸器的工作人员进入危险区奋力抢救事故火箭。
好在海伦娜之前所担心的一切都没有发生,等到工作人员将火箭储罐里的推进剂全部排出,她那颗一直悬着的心才稍稍放下。海伦娜摘下防护面具,长长地吐出一口一直压在胸腔里的浊气,她忽然感觉两条腿软了一下,接着便很想直接一屁股瘫坐在地上不起来了,不过海伦娜最终还是忍住了躺下当咸鱼的冲动。
相反,她故作轻松地向后捋了一下被汗水粘在脸颊上的金发,简单地将头发理出一个自以为很酷的造型。这是因为在海伦娜眼中,越是那种绝世高人,在经历了危险之后发型越是不能乱!接着海伦娜走到参与抢险的工作人员中间和他们一一握手并承诺回去给他们发红包,以表达对他们方才的英勇行为的敬佩和感激。
虽然在简单地检查了一下之后,海伦娜就确定这枚事故火箭算是彻底报废了,但是她和工作人员奋力将这枚事故火箭从危险中抢救回来的意义依然非同小可。除了避免了火箭在发射塔架上爆炸引起更大的损失之外,最重要的意义还在于通过分析这枚事故火箭,科研团队能够更快地确定故障的发生位置,从而制定出更加有针对性的改进措施。
由于事故火箭被保护得相当完好,设计团队很快就分析出了起火的原因所在。分析结果表明海伦娜在第一时间做出的判断是完全正确的,正是因为火箭发射时的结构应力,导致了发动机上方的液氧和乙醇管路均发生了泄漏,随即在发动机上方混合导致爆炸。爆炸威力摧毁了发动机的气体发生器,导致泵系停止工作,发动机停车。
“都打起精神来吧,伙计们!至少现在我们已经找到问题所在了,这意味着我们距离成功又前进了一步!”在事故总结会议上,海伦娜面对A-4火箭的全体研究人员鼓励道。最后海伦娜又套用了后世航天领域的那句名言:“你们现在所从事的事业之所以伟大,并不是因为它很容易,恰恰是因为它很难!”
“你方才说得太好了,塞克特小姐!你最后的那句话完全可以成为今后佩内明德基地全体研究人员的座右铭!”会议结束后,冯·卡门博士拍着海伦娜的肩膀说。一边的戈达德博士、奥伯特博士和沃尔特博士也连连点头。“感谢各位叔叔的支持!”海伦娜赶忙对四位大神真诚地躬身道谢道。
“非常幸运,这次的事故并不是根本性的设计缺陷造成的,解决起来的难度不算太大,我们不需要将整个设计方案推到重来。”戈达德博士将话题引回到了工作上:“我们首批一共制造了两枚A-4火箭,原本计划其中一枚用于首飞试验,另一枚用作补充试验的备份。所以现在我们手头还有一枚备份箭可用,我们可以直接在这枚备份箭的基础上进行结构改进工作。”说干就干,在海伦娜的鼓励下,在查明事故原因后的第二天,整个A-4火箭的研发团队就以最高效率,再次投入到了紧张的研发工作中去了。
在于研发团队的交流中,海伦娜还认识了奥伯特博士的学生,后世大名鼎鼎的火箭专家——沃纳·冯·布劳恩。现在的布劳恩其实还在柏林大学读博士,不过为了锻炼自己这位爱徒的实践能力,奥伯特还是将布劳恩作为自己的助手拉进了A-4火箭的项目组。布劳恩的加入,让海伦娜颇有一种火箭事业后继有人的欣慰感。
要知道,在上个位面中,布劳恩博士不仅在佩内明德领导了V-2导弹的研制项目,还在战后前往美国,主持设计了大名鼎鼎的超重型登月火箭——“土星五号”。事实上,直到海伦娜穿越前的21世纪初,“土星五号”这款60年代设计的火箭依然以118吨的近地轨道运力,高居火箭运载能力排行榜的榜首(其实土星五号的实际潜力比这个数字还要高)!
在整个设计团队的通力合作下,对A-4火箭备份箭的改进工作进展神速,仅仅一个多月后的9月25日,经过结构加强的A-4火箭备份箭便再次被竖立在了高高的发射塔架上。这个处理事故的效率已经快要能和上个位面的1942年德国火箭的研发速度的媲美了!当然这个速度也离不开海伦娜依据后世经验提出的建议。
“大家说说看,这次我们需不需要先把赫尔穆特的那张乌鸦嘴用抹布堵上?”一向喜欢玩幽默的冯·卡门博士手里拿着一块一看就很长时间没有洗过的抹布,挤眉弄眼地看向赫尔穆特·沃尔特。吓得可怜的沃尔特博士连连后退:“你可别乱来啊,西奥多!上次的火箭失败又不是我的错!行、行、行,这次我保证一句话都不说了还不行吗?”
冯·卡门博士拿沃尔特博士逗趣的小插曲一下子就冲散了所有人的紧张感。海伦娜甚至忍不住笑出了声来,她一边笑一边想:到底是谁自己饲养的大神们都变成了二货了呢?
“五分钟准备!”戈达德博士倒计时的喊声第二次在火箭控制室里响了起来,于是所有人都收起了笑容,换上了一脸严肃的表情看向发射场中的火箭。
第一百二十二章 神箭凌霄
“一分钟准备!”静悄悄的火箭控制室里,戈达德博士在话筒前喊出最新的倒计时读数。这一回他的音量相比方才又提高了一些,仿佛通过这一声大喝,他就能将积压在心头的紧张情绪全都发泄出去一般。
被这声大喝吓了一跳的海伦娜侧过头来瞪了戈达德博士一眼,又环顾了一圈控制室里的其他三位大神,却发现此时几位大神的的目光都像着了魔一样,被死死黏在发射场中那枚刷着醒目的黑白分割条纹的火箭上,根本就没有人注意到自己的反应。
“三十秒!”戈达德博士的声音的再次响起,海伦娜也收回了方才游离的目光,将注意力重新集中到了火箭发射场中。
“二十秒!”凝固的空气中此时好像有一根隐形的弓弦被拉紧了。
“十、九、八、七、六、五、四、三、二、一,发射!”
戈达德博士毅然决然地按下了发射按钮,只见先是一大股乳白色的烟雾从发射塔架底部升腾而起。然后在发动机越来越狂暴的咆哮声中,一束明亮的火焰忽然从火箭底部喷薄而出,将周围还未散开的烟雾照得通亮。紧接着,就在这束火焰的托举下,火箭那巨大的身躯终于缓缓地脱离了发射塔架的基座。
刚开始时,火箭上升的速度很慢,就好像是一条刚刚苏醒的巨龙正在挣开束缚它的铁链。但是这一切都只是暂时的,只见它先是冲出了还在扩散的烟雾!然后飞离了高高耸立的塔架!它的高度越来越高,速度越来越快!
终于,上升中的火箭就像一柄锋利无双的宝剑一样,带着明亮的尾焰,轻而易举地划破了远处山峦暗沉沉的墨绿色阴影,头也不回地向着没有遮拦的天空飞去,仿佛在那湛蓝的苍穹之外有它永恒的故乡。
就在火箭飞向远方的同时,包括海伦娜在内的五个人已经飞快地冲出了视野相对狭小的控制室,跑到了发射场边的边缘。几个人都不说话,只是肩并肩站着,目送着火箭渐渐远去,最终化作一个闪亮的小小光点没入天际。
“我们这是成功了吗?”火箭飞出众人视野好久,沃尔特博士才首先打破了沉默,他的声音里还带着几分不敢置信。
“我想是的,事实上,我认为只要火箭能顺利飞起来,就已经算是成功了一大半了!”这是奥伯特博士的声音。
“现在只剩下一个问题了,你们觉得这玩意一头栽下去,会砸在哪个倒霉蛋头上?”冯·卡门博士说。
“我也不知道。”火箭的设计总师戈达德博士惜字如金。
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