2020年7月23日12時41分,我國長徵五號遙四運載火箭成功將我國「天問一號」火星探測器發射升空,踏出了我國火星探測之旅的第一步,也標誌著中國航天深空探測的又一部裡程碑。
可相較於國內網民的普天同慶來說,部分外網的網民對此就有些五味雜陳了,尤其是印度網民,幾乎隔著屏幕都可以聞到評論的酸臭味,航天兔隨手截了幾條龍騰網有關於此的評論,大家細品一下;
從中我們不難看出印度網民對自家航天工業的自大狂妄已經到了不可理喻的地步,而印度網民的這種心態背後,明顯有著印度宣傳的原因,但這種宣傳很多時候並不能讓我們理解印度航天工業的全貌,所以航天兔希望大家能夠通過這篇文章,對印度航天工業的起源、發展和技術水平都能有個比較清晰的認識。
提起印度航天事業的起源,有一個人肯定不能不說,那就是印度航天之父維克拉姆.薩拉巴伊博士;
▲維克拉姆·薩拉巴伊(印地語:Vikram Sarabha)1919年8月12日出生於英屬印度西海岸城市艾哈邁達巴德,早年曾就讀於艾哈邁巴德古吉拉特邦學院,1940年留學英國,在劍橋大學聖約翰學院獲得學士學位後,1930年師從諾貝爾物理學獎獲得者錢德拉塞卡拉.拉曼教授(Chandrasekhara Raman),1945年發表論文《熱帶緯度的宇宙射線研究》並獲得物理學博士學位,1947年印度獨立後返回印度,創建了包括印度物理研究實驗室(PRL)、艾哈邁達巴德印度管理學院(IIM)以及印度空間研究組織(ISRO)在內的一系列重要科研機構,同時擔任過印度國家太空委員會主席、國際原子能機構主席、印度原子能委員會主席等重要職位,正是通過他的努力,印度的航天事業才有了起步。
作為印度錢學森式的人物,我們可能對他不是十分了解,但是航天兔和大家說一件事大家就清楚了,2019年9月7日墜毀在月球南極附近的印度月船2號著陸器,就是以維克拉姆博士命名的。
▲為紀念維克拉姆博士而命名的印度月船2號著陸器「Vikram」
1947年維克拉姆博士回國後就創建了印度物理研究實驗室(PRL),這個機構後來被譽為「印度空間科學的搖籃」,不過當時這個機構主要還是以宇宙輻射和高空大氣等理論研究。
▲1947年11月11日成立的印度物理研究實驗室,如今已經發展為多學科的專業航天研究所了。
1948年印度原子能委員會成立後,該機構得到了時任原子能委員會主席霍米.巴巴博士的支持,研究領域擴大到了包括理論物理學和無線電物理學在內的多學科,後來又逐漸發展到今天為印度空間研究組織,提供專業諮詢的科學研究部門。
▲作為印度原子能之父,霍米.巴巴博士對維克拉姆博士提供了很多幫助,但主要還是出於對印度核物理研究的考慮,不過也對印度航天工業的發展也起到了間接的推動作用,1966年霍米.巴巴博士去世後,維克拉姆博士接任了霍米.巴巴博士出任了原子能委員會的主席(對印度核武器發展感興趣的小夥伴,可以移步到《印度張狂的資本,印度核武器發展綜述 》看一下)
1954年印度原子能源部成立(DAE),印度物理研究實驗室成為了原子能部的下屬機構,而這時離印度組建真正航天機構還很遙遠。
▲1957年10月4號,當蘇聯第一顆人造地球衛星發射成功後,維克拉姆博士直接求見了尼赫魯,提出了建設印度航天研究部門的設想。
▲維克拉姆博士出身於「薩拉巴伊」家族,這個家族在印度獨立前是著名的工業和紡織生產商,對甘地提出的非暴力不合作運動幫助很大,所以薩拉巴伊家族與甘地家族的關係很好,像維克拉姆博士的母親和妻子都是尼赫魯的至交,所以維克拉姆博士想見尼赫魯還是很容易的(圖片為維克拉姆博士的妻子:著名的印度舞蹈演員Mrinalini Sarabhai在1948年德裡演出後與尼赫魯會面的場景)
1961年,尼赫魯下令原子能部組建印度國家太空研究委員會(INCOSPAR),維克拉姆博士擔任委員會主席,印度的航天研究總算是找到了「組織」。
不過這時的印度太空研究委員會還是隸屬於原子能部,並不是真正的獨立機構,一直到1969年,印度政府將太空研究委員會改組為印度國家科學院(INSA)和印度空間研究組織(ISRO),並在隨後成立了新的太空委員會和總理直接領導的太空部(DOS),並將印度空間研究組織獨立納入太空部管理,這才讓印度的航天研究機構真正獨立,不過這些都是後話了。
航天工業光有組織還不行,還需要解決場地、人才和設備的問題,而當時印度的太空研究委員會可以說是什麼都沒有,所以在太空委員會發展的初期很是艱難。
首先是場地的問題
當時太空研究委員會選定的火箭發射站,地址位於印度喀拉拉邦首府提魯瓦南塔普拉姆(Thiruvananthapuram)附近一個叫頓巴(Thumba)的小漁村。
這裡靠近印度的最南端,建設的火箭發射場因為靠近地球赤道,所以可以讓火箭藉助地球的自轉節省發射燃料、提升運力,很類似咱們的文昌發射中心。
同時這裡還靠近地磁赤道(Magnetic Equator)亞軌道高度會有赤道電噴流通過,所以還是研究低緯度、高層大氣和電離層的理想地點。
不過位置雖然很好,但是由於資金有限,所以頓巴發射站的建設只能一切從簡——那簡到什麼程度呢?
當時整個頓巴發射站只有一輛卡車作為運輸工具,而同時印度的基礎設施又極差,不要說像頓巴這樣的小漁村,就連大城市都沒有幾條像樣的公路,所以在頓巴這種崎嶇不平的地方,最好的運輸工具反而是最簡單的自行車。
這種現象一直到20年後才有所好轉,1981年印度發射第一顆三軸穩定實驗地球靜止通信衛星「APPLE」的時候,印度火箭發射中心終於不再用人力運輸了。
同時因為頓巴發射站用地是通過徵地得來的,大部分資金都被用來做徵地費用了,所以後續相關的配套建設基本沒有,比如火箭總裝車間和辦公室,其實就是當地的一個教堂。
▲用教堂為場地的頓巴航天中心的總裝車間和辦公室。
而航天中心的指揮中心則乾脆就是個牛棚,火箭的發射工位也就是一片平整後的棕櫚地而已。
▲1963年11月21日,印度發射了首枚探空火箭,這張合成圖很好的反應了當時頓巴航發射站的情況(製圖:航天兔)
以當年印度近乎零的基礎航天能力,想自己培養航天人才幾乎不可能,所以最簡單的辦法就是尋求國際援助——這也是印度高新技術發展的一貫路數。
1962年,也就是頓巴發射站建設的同年,由維克拉姆博士挑選的首批印度科學家被派往美國,接受美國國家航天局的專門培訓。
▲首批赴美接受培訓的五名印度科學家。
由於這幾個人對印度後續的航天事業影響巨大,所以航天兔覺得有必要給大家詳細介紹一下,自左起第一位;
▲阿拉巴穆丹(R.Aravamudan)
1970年初期頓巴發射站的主任、1989年出任薩蒂什·達萬航空中心主任、1994年出任空間研究組織衛星中心主任。
▲阿卜杜爾.卡拉姆(Abdul Kalam)
印度第一枚衛星運載火箭SLV III項目總監,印度大地短程彈道飛彈和烈火中程彈道飛彈的項目總監,印度98年沙克蒂核試驗項目協調員及總理首席科學顧問,2002年還當選了印度第十一任總統。
▲穆爾蒂(Shri G Madhavan Nair)
頓巴航天中心有效載荷集成部負責人,印度軌道太空飛行器遙感和通信的衛星運載火箭項目總監,主持開發了印度液體低溫推進系統的研製,是印度極地衛星運載火箭PLSV的項目總監、2003-2009年出任印度太空委員會和空間研究組織主席。
▲烏杜皮·拉馬尚德拉·饒(Udupi Ramachandra Rao)
印度第一顆國產衛星Aryabhata的項目總監,1984-1994年任太空委員會與空間研究組織主席,1997年至2000年擔任聯合國和平利用外層空間委員會主席(UN-COPUOS)
就是這幾個人和其他印度科學家共同的努力,才推動了印度航天事業的發展,而這幾個人從美國返回印度的時候,不僅帶回了先進的航天火箭技術,同時還為印度引進了第一批探空火箭。
▲耐克-阿帕奇探空火箭(亦被稱為Argo B-13型火箭),是由美國空軍航空實驗室研發的二級固體燃料推進火箭,第一級火箭「耐克」最大推力217千牛,第二級火箭「阿帕奇」最大推力21千牛,全長8.31米,空重730千克,最大射高200千米,可以將45公斤有效載荷送至160千米亞軌道高度,美國在60-70年代先後將這種火箭出口給了印度、巴西、加拿大等十餘個國家,而印度發射的首枚探空火箭也是這種火箭改裝的。
1963年11月21日印度頓巴發射站發射了印度首枚探空火箭。
▲頓巴發射站發射的首枚探空火箭,以美國耐克-阿帕奇探空火箭為運載平臺,搭載了20千克印度自製的大氣探測載荷。
成功發射首枚探空火箭後,印度又逐步進口了法國半人馬座和蘇聯M-100探空火箭,並在法國半人馬座上面級的基礎上,研發了印度本土製造的RH系列探空火箭。
▲首枚印度自製的RH-75探空火箭,1967年11月20日在頓巴發射站發射成功。
儘管這枚探空火箭只有1.5米高、10千克重,直徑也僅才75毫米、最大射高不超過10千米,但它卻是印度現代火箭的起源,印度自此也掌握了固體推進劑技術,而日後印度空間發展組織又以它為藍本,發展出了RH系列探空火箭。
▲RH系列目前主要的幾種探空火箭,後面的代號以火箭直徑命名。
有了本土製造的火箭後,印度航天的下一個目標,自然就是製造更大推力火箭以用來發射本土衛星。
在上個世紀六七十年代正是航天技術大發展的年代,法國、中國、英國等都先後用自己本土製造的火箭發射了自己的衛星,而印度當時的航天水平想獨立發射自己的衛星,可謂難上加難,為此維克拉姆博士選擇了兩條道路;
一 是通過本土大推力火箭來發射印度製造的首顆衛星。
二 是通過國際合作來發射印度本土製造的首顆衛星。
而當時的印度想製造大推力火箭首先面臨的難題,就是對當時的航天機構進行改革。
因為當時的太空研究委員會,實際上只是印度原子能部的下屬機構,不要說獨立組建完整的航天系統了,就連統籌、協調印度航天相關的事業單位都是問題。
所以在1969年維克拉姆博士的建議下,時任印度總理的英吉拉.甘地下令對印度太空研究委員會進行改組。
1972年6月1日,印度航天部門改組完成,印度太空研究委員會改組為印度空間研究組織(ISRO),隸屬於由總理直接管轄的太空部,獨立組建與衛星和火箭相關的基礎科學、工程科學和基礎設施建設部門,從此印度航天事業的發展走向了正軌。
▲印度空間研究組織的標誌。
而印度空間研究組織成立後的第一個任務,就是研製一枚衛星運載火箭。
但遺憾的是這一切維克拉姆博士都沒能看到,他在1971年12月30日就因積勞成疾去世了,在他去世後,印度為紀念這一航天之父,特意將頓巴發射站更名為維克拉姆·薩拉巴伊航天中心(VSSC)並發行了維克拉姆博士的紀念郵票。
而維克拉姆博士的去世,對印度航天的影響是巨大的,印度的火箭事業甚至一度陷入了停滯,不得已印度的衛星發射方案,只能由第二種也就是通過國際合作來實現了。
1975年4月19日,印度借用蘇聯的宇宙-3號火箭發射了印度本土製造的第一枚衛星。
▲這枚名為「阿耶波多」的科學探測衛星,取名自印度歷史上著名的數學家和天文學家阿耶波多,整個衛星重360千克,是一個直徑1.4米的26面體。
而印度本土的大推力火箭,則要再等5年才會出現。
1980年7月18日,印度製造的第一枚大推力運載火箭,將一枚重約33.6千克的「巴斯卡拉-1」低軌道地球遙感衛星送上了太空。
▲這枚被稱為SLV的火箭高22米、芯級直徑1米、重17噸,很少見的採用四級固體發動機串聯設計,能將40千克的有效載荷送入近地軌道(LEO)
而在SLV研製成功後,印度空間發展組織又馬上開始了ASLV火箭——增強型衛星運載火箭的研製工作。
▲ASLV高23.5米、芯級直徑1米、重41噸,採用五級固體發動機串聯+4個助推器的設計,近地軌道有效載荷150千克。
ASLV是個短命的火箭,從1987年3月24日到1994年5月4日,ASLV只存在了七年的時間就被印度空間發展組織放棄,原因是因為ASLV天然的設計缺陷和經費不足。
▲由於火箭引擎推力不足,所以ASLV不得已採用了極為少見的五級串聯式固體發動機+助推器的設計,而這種設計最大的問題就是可靠性太差,在ASLV僅有的四次試射中只有一次成功,再加上當時印度空間發展組織正在開發PSLV火箭——極地衛星運載火箭,所以ASLV就被迅速捨棄了。
1981年初為了將印度遙感觀測衛星發射到太陽同步軌道(SSO)印度空間組織又開始了PSLV火箭的研製工作。
PSLV最初的設想是一種三級固體推進器+六個SLV一級作為助推器的固體推進劑火箭,但是後來在ASLV失敗的基礎上總結經驗,又將其改成了四級固液混合推進劑火箭。
▲PSLV高44米、芯級直徑2.8米、LEO有效載荷3800千克、SSO有效載荷1750千克、GTO有效載荷1425千克。
PSLV最大的特點,是在一級採用了代號為S-139的固體燃料引擎。
▲該引擎採用羥基聚丁二烯為推進劑,五段燃燒設計、真空比衝269秒、推力4846千牛。
PSLV於1993年9月20日在斯裡赫裡戈達島發射中心首次發射後,至今已經進行了50次發射,發射成功率為94%,是印度目前最可靠的火箭。
後續根據任務不同,PSLV還有多種改型;
▲比如發射印度火星探測任務的PSLV-XL火箭,而印度的火星探測任務也不像印度網民所說的那樣,是沒有得到外界的幫助印度獨立完成的,起碼深空測繪工作,背後就有美國人的身影。
而印度空間發展組織在研製PSLV的同時,GSLV火箭——地球同步衛星運載火箭的研製也被提上了日程。
印度早期GSLV的開發離不開俄羅斯的幫助,印度空間研究組織不僅得到了俄羅斯航天局的協助,甚至還直接得到了俄羅斯提供的低溫上面級。
2003年5月8日採用俄羅斯提供低溫上面級的GSLV-MK1試射成功,使印度成為具備發射地球同步軌道衛星的國家。
▲GSLV高49.13米、芯級直徑2.8米、發射重量41.5噸,LEO有效載荷5000千克、GTO有效載荷2700千克。
雖然GSLV在2003年就發射成功,但在低溫上面級國產化上印度遇到了困難,裝備國產低溫上面級的GSLV-MKII先後遭遇多次失敗,直到2014年1月5日,裝備改進型國產低溫上面級的GSLV-MKII型火箭才終於發射成功,而這時距離GSLV首發成功已經過去了10年。
▲印度國產低溫引擎,真空推力73.55千牛
後來印度空間發展組織又以GSLV-MKII為基礎,開發了GSLV-MKIII型運載火箭,並在2014年12月18日發射成功。
▲作為印度為載人航天開發的火箭,GSLV-MKIII高43.4米、芯級直徑4米、重640噸,LEO有效載荷10000千克,GTO有效載荷4000千克,它與其他印度火箭最大的不同,就在於那兩枚巨大的S-200固體助推器,每個助推器高25米、直徑3.2米,最大推力5150千牛。
而根據印度空間發展組織的最新消息,原定於今年4月發布的《印度持續人類太空計劃和太空技術開發報告》再次被推遲到了8月31,這樣等印度載人航天工程詳細實施,讓GSLV-III真正排上用場就又不知道要多久了。
如今印度航天已經走過了60多年的發展之路,作為一個發展中國家,印度能從蹬自行車起家到如今獨立發射人造地球衛星已經是非常不容易的,但是我們也要看到,在印度航天事業的每一個關鍵點,幾乎都離不開國外的協助,這與中國自力更生、艱苦奮鬥的航天精神是完全不同的,所以我們在面對印度某些無知網民的時候,雖不能狂妄自大,但也不能因此而妄自菲薄。
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