谈谈宇宙火箭的控制与电子计算机

程代杰　陈　忠

5月15日，正当苏联第三颗人造地球卫星上天两周年的时候，苏联又成功地发射了卫星式飞船。这使人类宇宙航行的伟大理想向现实又大大地靠近了一步。它奠定了制造载人宇宙飞船的复杂工作的良好开端。这是伟大苏联人民智慧的又一光辉成就，这是“东风压倒西风”的又一有力证明。

继发射人造地球卫星之后，1959年1月苏联发射了第一个宇宙火箭把一个重达14，72公斤的最后一级宇宙火箭送到了预定轨道上，成为太阳系的第一个人造行星。同年9月又发射了第二个宇宙火箭，准确地打中了月球，到达月球的预定地区。紧接着又在1959年的10月又发射了第三个宇宙火箭，这颗火箭带有自动行星际站，有各种设备在距月球约一万公里的地方自动地拍摄了月球背面的照片又返回到地球附近来。在今年一月又发射了威力强大的不带最后一级的火箭，准确地击中太平洋中部的预定地区。这次发射宇宙飞船的目的，在于研究和检查飞船卫星的那些保证它能完全飞行和控制，返回地球和人在飞行中所必要的各种系统。在技术上具有以下特点：首先，这次宇宙飞船总重量是4，540公斤，比起两年前的卫星来，增加了两倍还多。这使得飞船具一定大小的体积以便于实现人类的宇宙航行。其次，飞船是在高度约为320公里上接近圆形轨道运行，因此，可以想像在计算技术和控制方面苏联所获得的卓越成就。它能精确地测量轨道参数，快速地进行轨道参数计算和精确地控制运行轨道。这样，人类才能在宇宙飞船上准确地知道所在的位置，并通过自动控制及地面控制来导航以掌握飞行的航线。第三，它在某种程度上是被操纵的，即在一定条件下，飞船能由地上命令开始下降，这样进而就可以解决飞船安全返回地球的问题。所有这些都是人类历史的伟大创举，这是伟大的苏联科学技术工作者和苏联人民在苏联共产党的英明领导下在征服宇宙的大道上所立下的壮伟业迹。

宇宙火箭和宇宙飞船的发射，有力地说明了苏联在火箭技术、计算技术及自动控制等整个科学技术的先进，标志着苏联科学在各个主要方面都得到了极大的发展，且达到了新的高峰。在这些方面美国被远远地抛在后边而望尘莫及了。现在就简单地谈谈关于宇宙火箭的控制与电子计算机问题。

大家都知道，要把火箭送入预定的轨道要使火箭准确地击中月球或者围绕着月球再返回来，这需非常严格地控制宇宙火箭的运动速度和方向。发射地球卫星时，速度的控制误差一般不超过每秒钟五十米，也就是说要有千分之六的准确度。在发射月球火箭时速度误差便要保证不超过每秒钟一米，即要万分之一的准确度。发射地球卫星时运动方向的误差不超过一度。而月球火箭的运动方向不能偏差十分之一度。特别是带有自动行星际站的第三个宇宙火箭其准确程度更是惊人。它的发射时间、轨道要计算得非常准确，不能有丝毫差错。尤其困难的是它的速度的准确控制如果速度稍大一点，它就可能越过月球区而成为人造行星；如果稍微小一点便又会到不了月球区而被地球的吸引力拉住而成为地球卫星，或者到了月球区被月球吸引力作用而落到月球表面上去，不能围绕着月球回来。因此要火箭的速度不大不小，恰到好处地使之到达月球区被月球引力抓住并与月球引力相平衡，绕过月球背后转回地球。准确程度更惊人的是威力强大的向太平洋中部发射的巨型弹道火箭，它飞行一万二千五百公里，命中点的偏差还不超过二公里，速度误差是十万分之三。也就是速度误差不到每秒钟0.22米。这次宇宙飞船要按圆形轨道运行，必须在该高度上以第一宇宙速度运动。这样高度的准确，必需要高度精密准确的控制系统和极端迅速和准确的快速电子计算机进行计算和控制。否则，要实现这样精确的控制是难以想像的。

在发射人造卫星、宇宙火箭和宇宙飞船之前，首先利用快速电子计算机精确地算出高速气流的各种复杂情况，利用计算机进行大量的设计计算工作，尤其重要的是像解决人造卫星、宇宙火箭和宇宙飞船这些极为复杂的问题不可能完全用实验来解决，还需采用理论计算和局部试验相结合的办法才能解决宇宙飞行的一系列复杂问题。苏联的火箭每次发射都非常成功，计算机发挥很好的作用。火箭飞行的轨道必须预先由电子计算机计算好，而且只有用快速电子计算机才能精确地算出这些轨道参数。计算机计算速度非常快，每秒钟可达几万次到几十万次运算。电子计算机一个半小时算出的火箭飞行的一段轨道，要飞速的宇宙火箭飞上几十个小时。如果要用人工计算宇宙火箭从地球到月球这段飞行轨道，只有当火箭围绕太阳转了一圈之后才能算出来。因此快速电子计算机可以在火箭飞行过程中不断计算轨道参数进一步校正火箭的飞行。用计算机不但能计算出飞行轨道，而且能够确定人造卫星、宇宙火箭和宇宙飞船的最好的飞行轨道以及确定最有利的发射时间。保证在最有利的情况下使火箭到达月球等。

在火箭飞行过程中，一切必要的控制操作都由装在火箭中的超小型快速电子计算机进行。计算机迅速地将测量来的各种讯号，如速度、航向以及各种座标等数据进行计算，与预先算好的已知的精确轨道参数等数据进

行比较计算，然后将结果送给执行机构，进行操纵，校正火箭的飞行情况，使火箭按正确路线飞向预定目标。据苏联发射第二个宇宙火箭的结果公报所公布的资料表明：速度向量的方向如果和算出的方向相差一分的话，那么与月球的相碰点就要偏离二百公里。最后一级火箭的发动机停车时所在点的座标的变动也大大影响命中准确度，还有发射时间、发动机推力等等影响所引起的误差是很惊人的。而且综合因素的影响比单个因素影响更大。计算机能够对多种因素加以考虑，给出校正信号，保证火箭的准确飞行。

宇宙火箭所获得的大批科学资料以及火箭飞行过程中的情况也都是由快速电子计算机进行整理的。并且可以及时将算出的一些结果供进一步控制宇宙火箭应用。

从以上简略介绍中可以看出电子计算机在宇宙火箭的控制中，在征服宇宙的事业中所起的重大的作用。

我国非常重视电子计算机的发展。在总路线的光辉照耀下，全国人民猛攻尖端计算技术，遍地开花，各种各样的计算机不断出现，我国自制的大型快速电子计算机(每秒钟运算一万次)已经成功。我们相信，在党的领导下以伟大苏联为榜样，经过全国人民的奋战，刻有五星红旗的中国火箭，由快速电子计算机精确地控制准确地飞向月球，飞往宇宙！