小型运载火箭的三个流派

文/李宇飞

▲ 卫星号运载火箭

8月17日12时11分，我国体积最小、重量最轻的小型运载火箭——捷龙一号运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，公众将目光再次聚焦小型运载火箭。

小型运载火箭一般是指低轨道运载能力在1000千克左右的运载火箭。从历史上来看,小型运载火箭可以说是源远流长，几乎各个具有运载火箭研制能力的国家都研制过小型运载火箭。从小型运载火箭的来源来看，大致可以分为三个流派，本文就为大家梳理一下。

作为各国运载始祖的小型运载火箭

一般来说，运载能力越低，研发制造的难度也就越低，因此世界各国所研制的第一枚运载火箭基本都属于小型运载火箭。这也就可以称为小型运载火箭的第一个流派，权且就把它们称为“始祖派”吧。

我们知道，苏联在1957年10月4日成功地发射了人类历史上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克1号”。这颗卫星为直径58厘米的铝制球体，有4根鞭状天线，内装有科学仪器。“斯普特尼克1号”重83.6千克，进入了环绕地球近地点高度228.5千米，远地点高度946.3千米，轨道倾角65.1°的轨道。

将这颗卫星送入轨道的“卫星号”运载火箭从运载能力来说确实是一个典型的小型运载火箭，但从外形上来看，实在是不切合当代的小型运载火箭“审美”标准。卫星号运载火箭由一级火箭加上4枚圆锥形助推器组成，全长29.167米，底部最大直径10.3米。火箭一子级长28.75米，直径2.95米。单枚助推器长19.8米，直径2.68米。整流罩长1.2米，直径3米。各助推器尾段上装的三角形稳定尾翼翼展约0.9米。火箭起飞质量267.3吨，起飞推力3904.4千牛。

卫星号运载火箭奉行最为简洁的设计。4枚圆锥形助推器对称地配置在棒锤形中央芯级的周围。起飞时，20个主推力室和12个游动推力室同时点火，从而避免了串联构型运载火箭所遇到的二子级高空点火问题。另外，并联构型还大大降低了火箭总高度，减少了火箭在发射台上和在飞行中对风载的敏感性。各助推器和芯级的推进系统彼此独立，相互间没有液压和气动管路相连，只保持电路连接。各助推器通过上、下两端的承力结构和芯级相连。上端承力结构是固定在芯级液氧箱承力框的4个支座。各侧挂助推器顶部的球头直接插入此支座的球碗内，用来传递助推器的横向和纵向载荷。下端承力结构是一个装有爆炸分离机构的管形杆件装置和捆绑卡箍，用来传递助推器的横向载荷。

说起来，“卫星号”还是由导弹紧急改造的。1955年7月29日，美国总统艾森豪威尔通过白宫新闻秘书发布美国将于1957年发射第一枚人造卫星的消息。仅仅一星期之后，在1955年8月8日，苏共中央政治局迅速同意了著名的火箭总设计师科罗廖夫提出的关于开始苏联人造卫星计划的建议，批准发射人造卫星。

仔细看下来，“丘诺1号”的设计也十分有特色，也像是一枚临时拼凑起来的运载火箭。火箭一子级为“红石”火箭的改进型，采用一台洛克达因公司的A-6液体火箭发动机，推进剂更换为液氧和海登（60%偏二甲肼与40%二乙撑三胺的混合物）。

历史上卫星号运载火箭虽然只进行了3次发射，但是它的后裔却是绵延不绝，因此它作为“东方号系列”运载火箭的基础级仍然被继续使用。东方号系列运载火箭包括“卫星号”“月球号”“东方号”“上升号”“闪电号”“联盟号”“进步号”等型号，后四种火箭又构成“联盟号”子系列火箭。可以说这是世界上迄今发射次数最多的一种基础级运载火箭了。东方号系列居功甚伟，发射了世界上第一颗人造地球卫星、第一颗月球探测器、第一颗金星探测器、第一颗火星探测器、第一艘载人飞船和第一艘无人货运飞船。

▲ 先锋号运载火箭

如果说，苏联的“卫星号”是一枚外形显得有些粗豪的小型运载火箭的话，那么作为美国运载火箭开山鼻祖的“先锋号”和“丘诺1号”就是从外形到能力都名副其实的小型运载火箭了。

近年来，微博作为地方政府官员比较青睐的一种新型媒体，在传播党和政府信息，聚集民智、民意，引导舆论等方面发挥了重要作用，成为网络问政的新形式。特别是2010年以来的两会期间，官员微博更是广集议案提案，受到公众的关注和支持。但也不可否认，许多地方政府官员微博在公信力方面仍然存在不足，主要表现在以下几个方面：

除以上所述以外，其他国家首次研制的运载火箭也大都属于小型运载火箭，因为篇幅所限，就不在此一一详述了。

1957年12月6日，在经过分别考验单个部件、系统和程序的三次发射试验后，“先锋号”进行了第一次全箭发射，但火箭在发射台上烧毁，发射失败。直至计划结束，“先锋号”共进行了14次发射，其中仅有3次成功：1958年3月17日成功地将1.47千克的“先锋1号”试验卫星送入轨道，1959年2月17日成功发射“先锋2号”卫星和1959年9月18日将“先锋3号”高空测量卫星送入轨道。

算起来，最初不招美国政府待见的“丘诺1号”运载火箭反而是美国最早投入使用的运载火箭，在1958年2月1日发射了美国第一颗卫星“探险者一号”。“丘诺1号”为四级火箭，全长21.72米，最大直径1.78米，起飞质量28.5吨，起飞推力368.73千牛，能将20千克有效载荷送入500千米高的地球圆轨道。

此时科罗廖夫正在领导苏联第一种洲际弹道导弹P-7的研制。科罗廖夫在P-7洲际弹道导弹于1957年8月21日首次完成全程飞行试验之后，仅仅花费6周时间，就将一枚P-7导弹改装成“卫星号”运载火箭，将人类第一颗人造卫星发射入轨。

当然了，还有更大量的小型运载火箭是由商业航天企业研制的，专门面向商业发射业务。这些小型运载火箭可以说是“八仙过海，各显神通”，采取了多种多样的设计，以便尽可能降低成本，提高可靠性和反应速度，增强在发射市场上的竞争力，我们就把它们称为“商业派”吧。尽管目前开展研制的小型运载有很多，但是成功实现首飞的其实并不多。

随着时间来到二十世纪九十年代，由于冷战的结束，美俄两国的对峙形势趋于缓和，双方都有大量的洲际弹道导弹面临退役。如何利用这些退役的洲际弹道导弹呢？美俄两国不约而同都选择了“弹改箭”的路径，因此诞生了多型由洲际弹道导弹改造而来的小型运载火箭，那就把它们称为“弹改派”吧。

由于美国准备仓促，先锋号运载火箭可以说是一个大杂烩。火箭一、二子级采用液体推进剂，三子级为固体火箭。火箭一子级安装一台X-405液体火箭发动机，采用液氧和煤油作为推进剂；二子级安装一台AJ10-37液体火箭发动机，采用白色发烟硝酸和偏二甲肼作为推进剂；三子级安装一台X-242固体火箭发动机，采用钾-高氯酸盐混合物作为推进剂。

▲ 丘诺1号运载火箭

由军用导弹改装而来的小型运载火箭

本文的主要贡献在于将IMU固定在脚部,采用SVM分类器识别单步运动速度,当行人在1.5 m/s～4 m/s内运动时,我们认为单步运动速度识别误差将小于0.25 m/s。本文提出的方法存在一定的误差。但是由于同一人员运动状态改变时步长会发生显著变化,且已证明运动速度与运动步长之间有强相关关系。本文提出的方法存在一定误差,但是利用本文提出的方法,针对存在速度剧烈变化的运动过程,可以根据识别的单步运动状态改变行人的运动步长,相对于用户输入步长固定值,将有助于提高SHSs的追踪精度。

先锋号运载火箭于1955 年7 月28 日获批开始研制，是美国政府批准研制的第一种运载火箭。“先锋号”为三级串联火箭，箭体细长，全长21.95米，最大直径1.14米，起飞质量10.2吨，起飞推力120.31千牛，能将25千克有效载荷送入500千米高的地球圆轨道。

说起由洲际弹道导弹改装而来的小型运载火箭，其中最著名的莫过于美国的“米诺陶”系列了。“米诺陶”运载火箭是美国在签订削减战略武器条约之后，为利用削减的洲际弹道导弹而研制的小型运载火箭。1997年美国空军与轨道科学公司签订了为期5年的轨道与亚轨道项目（OSP）合同，要求该公司专为美国空军航天与导弹系统中心研制“米诺陶”火箭。“米诺陶”使用洲际弹道导弹部件，专门用于发射政府的有效载荷，不进入商业发射市场。2003年，轨道科学公司又与美国空军签订了为期10年的OSP-2合同。

▲ 米诺陶1运载火箭

“米诺陶”具有低成本、高可靠性的特点，可从美国所有航天发射场发射。“米诺陶”已经发展了5种型号，“米诺陶1”“米诺陶4”和“米诺陶5”属于卫星运载火箭（SLV），“米诺陶2”和“米诺陶3”属于亚轨道运载火箭（TLV），仅用作导弹拦截试验的靶弹和试验飞行器。

“米诺陶1”是“米诺陶”系列运载火箭中的首个成员，近地轨道运载能力340千克，是一枚不折不扣的小型运载火箭。“米诺陶1”全长19.17米，最大直径1.67米，起飞质量36.15吨。“米诺陶1”为四级固体运载火箭，一、二子级采用了美国“民兵2”洲际弹道导弹的一、二子级，三、四子级采用了“飞马座”火箭的二、三子级。2000年1月27日，“米诺陶1”成功地进行了首次发射。

▲ 起跑号运载火箭

▲ 静海号运载火箭

俄罗斯同样在签订削减战略武器条约之后，将一些因削减而退役的洲际弹道导弹重新利用起来，改装成了运载火箭。这其中“起跑号”就是一款典型的小型运载火箭。

起跑号小型运载火箭是在“白杨”洲际弹道导弹的基础上研制的，是利用了白杨洲际弹道导弹的一、二、三子级，又增加了一个四子级组成的新火箭。火箭全长22.7米，箭体最大直径1.8m，起飞质量47吨，近地轨道运载能力360千克。起跑号火箭于1993年3月25日首次发射成功。

起跑号火箭采用公路机动发射方式，除标准卫星处理、跟踪设施以及适当的混凝土发射阵地外，不需要任何专用的新发射设施就可在世界任何一个发射场执行发射任务。火箭使用运输发射筒进行储存、运输和发射。运输发射筒不仅可以保护火箭免受外部机械损害，而且在火箭操作过程中能与地面发射设施一同提供温湿度环境。运输发射筒可放置在固定发射台上或白杨导弹的7轴运输-起竖发射车上。

俄罗斯还将潜射弹道导弹也改装成了小型运载火箭。俄罗斯国家导弹中心将P29PM潜射弹道导弹改装为“静海号”小型运载火箭。静海号火箭可以从水下潜艇或从俄罗斯北方靶场的地面发射系统发射，可以把质量70千克的有效载荷送入高度400千米、倾角79°的地球圆轨道。

何止北京大朝阳大把大把的吃瓜群众，一大把认真生活的朋友也成了名至实归的吃瓜群众。江苏苏南的同学说观看了省级新闻播报，知道从今年开始在苏南稻麦两熟地区全面推行小麦季节性轮作休耕，其中太湖一级保护区、苏南运河沿线等地区采取常年轮作休耕，其他地区3年左右轮休一遍。今年苏南5市夏收小麦面积375万亩，每年需实施轮作休耕125万亩左右，其中太湖一级保护区约25万亩。跟我聊休耕轮作，我觉得这新闻没什么问题啊，吃瓜群众翻出去年大同小异的“有图有真相”，我说规模可以扩大嘛！慢慢制度化、常态化嘛！我的解释同学说勉强接受，顺便让我普及一下休耕轮作，尽管去年也写过类似的文章。

有这样一种说法：师生关系上，差的学生常常喜欢画得像老师，最好是一模一样，认为这样才能让人认出自己是谁的学生，可以借师名而扬己名。而强的学生，常常有意拉开与老师的距离，在题材、造型、笔墨、技法上，执意不像老师，不让人想起谁是自己的老师，这样的学生才有出息。

临床发现,由于乳腺癌的早期临床症状缺乏特异性,较多患者就诊时常处于中晚期,失去了最佳的手术治疗机会,预后效果较差,因此,尽早对乳腺癌患者实施有效诊断有助于手术治疗的顺利开展,促进其预后[3]。

“静海号”是三级液体运载火箭。各子级均采用紧凑设计，以适应潜艇发射筒的有限空间。三子级之上的火箭头部相对于导弹进行了改进，装有有效载荷密封舱和仪器舱，补充了专门的框架来安装卫星。

专注于商业应用的小型运载火箭

火箭的上面三个子级为束式固体发动机组，共采用了15台美国喷气推进实验室研制的“中士”固体火箭发动机。二子级为11台中士发动机并联，三子级为3台中士发动机并联，四子级使用1台中士发动机。

▲ 飞马座运载火箭

▲ 雅典娜2运载火箭

“飞马座”是美国第一种完全由私人企业轨道科学公司投资研制的小型商用运载火箭，主要用于将小型卫星送入近地轨道，进行微重力实验、材料试验、通信、定位、地球资源探测或完成其他特殊任务。

“飞马座”是第一种由载机运送到高空并从空中进行发射的运载火箭，地面辅助设备少，发射操作简单，因而具有很大的使用灵活性。火箭最初从租用的美国空军B-52飞机上发射，后来轨道科学公司购买了一架L-1011运输机专门用作火箭的发射载机。

从产业集聚环境效应研究总体趋势而言，论文发表数量逐年增加，论文质量不断提升，研究领域不断拓展。开展产业集聚环境效应研究的经费主要来源于国家自然科学基金和国家社会科学基金，发表论文分别为146篇和110篇，中国博士后科学基金、国家科技支撑计划、中国科学院知识创新工程基金、跨世纪优秀人才培养计划等基金对该研究也有一定的经费支持（图 2）。总体而言，国家自然科学基金和国家社会科学基金对产业集聚环境效应研究具有重要的引导和支撑作用，此外，山东省、河南省、江苏省、湖南省和安徽省的省级自然科学基金/社会科学基金项目对该领域的研究也起到了一定的推动作用。

飞马座火箭是三级固体有翼火箭，1987年4月开始型号研制，1990年4月5日首次成功发射。标准型“飞马座”全长15.5米，直径1.27米，翼展6.7米，起飞质量为18 886千克。为了增大运载能力和发射同步轨道小卫星，轨道科学公司还研制了肼辅助推进系统，可按需求加装在飞马座火箭上，形成四子级。标准型和加长型的飞马座火箭200公里近地轨道运载能力分别为375千克和443千克。

图2是一个完整的脉搏波示意图。本文设定一个脉搏波中有A、B、C、D和E五个特征点，A点为起点；B点为主波峰及最大值点；C点为次波谷；D点为次波峰；E点为终点，也是下一个周期波形的起点。其中，A、E两点均为主波谷及最小值点。

“雅典娜”也是全部由私营公司投资研制的小型商业运载火箭。原计划研制3种型号，最后只成功发射了“雅典娜1”和“雅典娜2”。“雅典娜”火箭采用系列化、通用化、模块化的设计思想，主要部件在2种型号中通用。“雅典娜1”的一子级还用作“雅典娜2”的二子级。“雅典娜1”的二子级又用作“雅典娜2”的三子级。这2种火箭都使用洛克希德·马丁公司生产的轨道调整舱（OAM），以便实现入轨机动飞行，同时减小入轨误差，提高入轨精度。

总而言之，“学案导学”有助于提高教师课堂的讲课效率和学生的学习效率，但因为教师们长期采用传统教学方法，受其影响，在运用了“学案导学”教学方法后，上课时还是讲得过多，而对学生的引导过少。另外，教师在设计学案的过程中，因为担心学生自学水平不够，内容表述可能过于详细，没有把足够的思考以及探索的空间留给学生，一定程度上影响了学生学习的主动性、积极性。为提升教学效率，教师需要利用各种方法检查学生的学习情况，比如开展学生间的学习讨论、进行部分内容的强化训练、针对课程进行摸底考试等，用这些方法对知识不足之处加以矫正和补充，避免学生的知识缺陷越来越多，从而实现立德树人的根本目标。

“雅典娜1”于1993年开始研制，1997年8月22日，“雅典娜1”首次成功发射。“雅典娜2”于1998年1月7日首次成功发射。“雅典娜1”共发射了4次，成功3次。“雅典娜2”共发射了3次，成功2次。

电网处于单向供电状态时，电力电子变压器输入级的整流环节可以使用电力二极管构成的不控整流方式，相较于全控型整流模式，控制手段更为简单，损耗和成本大为下降，有很大便利性。

我国的“捷龙一号”运载火箭也是由商业化运营的中国长征火箭有限公司面向商业航天市场打造的一款微小型固体运载火箭。捷龙一号火箭采用一车一箭方式，运抵发射场后可实现24小时内快速发射。其单发价格不超过2500万元，同时履约周期短，与用户签约后6个月即可出厂，为微小卫星技术验证、星座组网和补网提供更加安全、灵活、经济、迅速的服务。