月船 3 号成功着陆，坎坷 60 年，印度航天到底啥水平？

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印度的月船 3 号登月成功，在网络上也引起了不少争论，很多人都想知道，印度的航天技术到底怎么样？和我们都有哪些差距呢？
其实，所谓外行看热闹内行看门道，单从一个项目的成败来讨论一个国家的航天技术是不够全面的，所以今天咱们就来看看印度运载火箭的发展历史，对印度的航天技术有个管中窥豹的认识。
印度航天，起点高，进度慢

1947 年，印度独立，因为并非二战的主要战场，独立的过程也并没有经过鏖战，英国在印度经营这么多年剩下的工业和教育基础都还在，所以相比咱们新中国刚成立那会儿来说，印度的起点要比咱们多多少少高一点。
不仅起点高一点，他们的国际环境也比咱们强，与咱们不同，并没有一个像美国那样的超级大国想要把它扼杀在摇篮里。看上去这样的起点和环境应该更有利于航天技术发展，但实则恰恰相反，正是因为国际环境的松弛，使他们并不需要尽快拥有核技术和弹道导弹技术。而各国的航天都是从弹道导弹开始的，这俩本质上是一回事儿。
到 60 年代，印度都没有正经搞过航天，甚至没有专门搞航天的国家部门。1962 年，到了中印边境自卫反击战，咱们获得了胜利，印度这才开始全力追赶。
卫星上天，用的是别人家的火箭

这个时候，咱们的东风一型弹道导弹已经成功试射了，东风二已经在研制了，但印度这边还啥都没有呢。咱们的东风一号是从苏联提供的 P2 导弹仿制来的，相当于是苏联给了技术。
印度能不能这么做呢？不能，因为他们当时正在搞不结盟运动，就是不管是美是苏，我都既不跟你结盟，也不跟你敌对，主打一个若即若离、若隐若现，那自然就不可能拿到弹道导弹这么重要的技术。
没有盟友也就没有敌对阵营，所以他们可以从各国买探空火箭回来研究研究，就那种碗口粗几米长的那种小玩意儿，美国的、苏联的、法国的都有。
1967 年，印度终于成功发射了他们的第一枚探空火箭“鲁西尼”，它全长足足有 150 厘米，能飞足足 10000 米高，到今天也就是个防雹火箭的水平。
三年之后，中国的长征一号火箭带着东方红一号卫星进入了地球轨道，这回印度彻底坐不住了，咋办？
那时候中苏关系已经破裂了，苏联一直积极拉拢印度，顺水推舟的事情不干白不干。于是印度跟苏联签订了协议，用印度一些重要港口的使用权，交换航天技术的合作。让苏联手把手教印度造火箭这时候是来不及了，所以印度就先自己造了一颗人造地球卫星，让苏联用他们的火箭给打上去。


火箭发展坎坷路

后来，在经历了一次发射失败之后，1980 年，印度自主研制的 SLV-3 火箭将他们的鲁西尼-1 卫星，送上了太空。看起来，印度人终于掌握了航天技术。


但是如果我们来看一下这个 SLV-3 的话就会发现，它其实有一些奇葩，这是用四级的纯固体火箭。固体火箭相对液体火箭来说简单一些，但是效率也比较低，所以为了能够入轨，印度只好分了 4 级，才能将 35 公斤的鲁西尼-1送上太空，而且轨道高度比较低，运行了 20 个月就坠入大气层了。
而咱们的东方红一号重量是 173 公斤，而且轨道高度更高，1970 年发射到现在还在运行呢。


印度也知道，这个 SLV 火箭能力太弱，只能解决一个有没有的问题，但绝对不实用，不到 40 公斤的运载能力啥也干不成。于是他们又在 SLV 的基础上弄出了 ASLV，事实上就是在原来的基础上又在一级加了助推器，所有的这些还都是固体火箭发动机。
ASLV 也确实把运载能力提升了，提升到多少呢？近地轨道 150 公斤，还是不如咱们长征一号。ASLV 首次发射的时候时间已经来到了 1987 年，还有一年多笔者就要出生了。但直到笔者上了学前班，1994 年，它才在第四次试射当中取得了彻底的成功。


成功了之后就会广泛应用？
错，印度立马就毅然决然地把这个火箭给抛弃了，因为固体火箭的硬伤就是效率低，所以很难用它造出大运载能力的火箭。
你别看印度火箭不太行，卫星却造得风生水起，各种通讯卫星、科学卫星啊一个接一个，但这些卫星要么太大，要么需要送到极地轨道，ASLV 都做不到，所以那段时间印度是尝遍了有星无箭的苦。
终于有了款好用的

于是印度人痛定思痛，跟液体火箭发动机开始死磕。借助苏联的部分经验，他们终于造出了 PSLV，它的芯级有四级，一三级是固体，二四级是液体，还绑了六枚固体火箭助推器，近地轨道运载能力 3.8 吨，还能把 1.2 吨的载荷送到地球同步轨道。
别看设计依然剑走偏锋与美苏都有所不同，但结果非常好，从 90 年代初开始，一直使用到了现在，可靠性非常高，不仅承担了很多次的商业卫星发射任务，上次那个一箭 104 星天女散花也是它后来的改进型干的。


PSLV 的意义不仅在于印度从此终于有了一款能用好用的火箭，更重要的是，让印度搞出了一种劳苦功高的液体火箭发动机 Vikas。这台发动机是印度在法国的维京-2 型发动机，也就是阿丽亚娜火箭的那个发动机的基础上搞出来的。
它在印度的地位有点类似于 YF-20 在中国的地位，它是常规推进剂，也就是肼燃料，推力级别也差不多，七八十吨。在 PSLV 上，它只是在第二级上小试牛刀，没有当主角，而当印度发现它很可靠，并且他们需要运载能力更强的火箭时，Vikas 扛起了印度航天大旗。
他们研制出了 GSLV 系列火箭，一共有三个型号 MK1、MK2 和 MK3。一二代 GSLV 的其它配置基本相同，一级还是固体火箭发动机，绑四个由刚才说的印度神机 Vikas 推动的助推器，二级还是 Vikas 发动机。


值得一提的是，到了这个系列的火箭，印度终于开始玩高级发动机——氢氧发动机了。
氢氧发动机虽然搞大推力很难，但是它的效率非常高，特别适合火箭上面级使用，这时候因为剩下的重量已经很轻了，不需要起飞时那么大的推力了，但主打一个省“油”持久。GSLV 第一代上的氢氧发动机是从苏联买的 RD-56M，这台发动机本来是苏联为载人登月设计的，但后来项目黄了，就改吧改吧卖出来挣外快了。
后来印度自己也开发了氢氧发动机，于是到 GSLV 第二代上，这个上面级就换成了印度自己产的。GSLV 的第三代跟前两代长得完全不同了，芯一级换成了刚才说的 Vikas 发动机，终于让它当了主角，而两边的助推器则还是固体火箭发动机，而第三级厉害了，他们用了一台 20 吨推力的 CE-20 氢氧发动机，这是一种开式循环的氢氧发动机。这在目前全世界的上面级氢氧发动机里面，推力都是数一数二的，要知道，咱们长征五号上用的 YF-75D，推力只有 9 吨级别。


最近把月船送到月球的，就是这个 GSLV-第三代。它的近地轨道运载能力大约 10 吨，地球同步轨道运载能力大约 4 吨，基本上就跟咱们成熟之后的长征二号和三号这个系列差不多。
可以说，到了现在，印度的运载火箭基本运载能力，基本达到了咱们 90 年代的水平。就是说咱们 90 年代能发射什么他们现在基本也能发射了。其实咱们能看出来，至少在运载火箭这个方面，印度和咱们之间的差距一直以来，可以说既没有明显缩小，也没有明显扩大，基本上是紧追不舍，甚至印度还有一些技术不亚于咱们。
比如大推力固体火箭发动机技术，因为他们一直在用，而我们航天上基本用的都是液发，所以就可能比我们成熟。
再比如刚才说的 20 吨级的氢氧上面级，咱们是已经试车过 25 吨级的了，而且是闭式膨胀循环的，比印度高级，但至少人家已经实际应用飞向月球了，咱们的还没有真的飞过。


所以，在向科学技术巅峰攀登的路上，各国科研人员都在你追我赶，不进则退。这是一个没有硝烟的战场，不管是国外还是咱们中国，专业的人大多都正在埋头苦干，咱们要做的就是关注，了解并正确看待，这才是对我们航天事业最大的支持。
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本文来自微信公众号：科普中国（ID：Science_China），作者：梁毅辰（苟胜老师，西安航空学院讲师）

来源：https://view.inews.qq.com/k/20230825A060D300
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