导读
送人上天的长征，不如送人上西天的东风紧迫，所以大宝、二宝都是卡着时间点一起拿下的，但三宝拖拖拉拉到了1970年才押中。
我们平时说的“火箭”，其实是“火箭+卫星或飞船等飞行器”。为了行文方便，这三个“火箭”不再刻意区分，如何分辨全凭大家智商。火箭和卫星种类繁多，尤其是卫星，这回就简单描一描轮廓。送人上天的长征，不如送人上西天的东风紧迫，所以大宝、二宝都是卡着时间点一起拿下的，但三宝拖拖拉拉到了1970年才押中。总得来说，火箭和导弹一脉相承，很多国家第一枚火箭都是导弹改装，土共也不例外。火箭的运载量更大轨道更高，但导弹的控制系统要求更严。火箭的姿态控制指令周期长，数据处理也不密集，相反，洲际弹道导弹飞行轨迹复杂，转段多，不但要上天，还有再入的过程，指令多，处理周期短。所以，土共练成导弹之后，控制系统算是入门了，剩下就是要提高运载量和发射高度。说白了，把二宝养胖点，就成三宝了。不过，能独自成一宝，也非等闲。很多人光知道上天难，但没多少人说的清难在哪？那是因为你小时候动画片看多了，上天的画面都很温和，先给你换个凶残的画面换换口味：
小学落下的课，咱就先来点小学知识，小盆友们注意啦！
回答“没有”的同学，小心牛逼顿从地下爬出来拉着你的手说：万有引力，就是“万”物都“有引力”的意思啊！小盆友们都知道，转圈会产生离心力，卫星绕地球转圈产生的离心力和卫星自身的重力相等，这叫“失重”，等效于没有重力，并不是真的没有重力。总结：转圈。这些词，会给小盆友造成很大的误会，以为卫星轨道和火车轨道似的，卫星进入轨道就万事大吉了。咱换俩词：“高度、速度”（速度包含方向和速率两重含义），高度决定了地球对卫星引力的大小，也就决定了卫星绕圈的速度，这就是“轨道”，让卫星在某一高度，达到与之对应的速度，使离心力和引力相等。中学生快不耐烦了，别急，容我再说一句总结：所谓“入轨”，就是火箭加速卫星到“某高度”时恰好达到“某速度”；而所谓“出轨”，算了，这个小盆友们还是别了解了。这“入轨”有何难？火箭可以像飞机那样温柔地升空、温柔地加速卫星啊？问到这，小学就算毕业了，下面是中学的知识。假设卫星的重量是10，火箭推力是15，火箭重量不计。那么盈余的推力只有5，加速度为5/10=0.5，其中的推力10只是克服卫星重量而不产生有效的动量。我们非常业余的姑且称之为：有效推力5，无效推力10，推力是燃料燃烧产生的，这样就浪费了2/3的燃料。如果把推力增加到60，那么有效推力就是50，加速度为50/10=5，无效推力仍然是10，这样只浪费1/6的燃料，并且加速度提高了10倍，同样的入轨速度，加速时间只要1/10，所以消耗的燃料总量只有原先的（60×0.1）/（15×1）=2/5。但实际上，火箭本身的重量要远远大于卫星，而且发射过程中，火箭重量随着燃料消耗不断降低，再加上不同速度下的不同空气阻力，所以这个公式蛮复杂的。中学生就别管公式了，只要知道：大推力比较省油。省油不是为了省钱，而是为了减轻重量。实际上，以现在的技术，无论送上天的东西有多轻，火箭自身的重量都少不了，这也意味着火箭推力都不会小，也就是说发动机都很凶残。那能不能先像飞机一样温柔起飞，到了空气稀薄的高空再凶残加速？哥们，你这已经突破大学水平，直达博士后后后了！这就是土共最新捣腾的组合动力飞行器，暂按下不表。综上所述：火箭发动机一定要凶残！火箭发动机一定要凶残！火箭发动机一定要凶残！那么，问题来了。所有的东西都有一个“固有频率”，因为分子和分子的连接不是100%刚性，通俗点说，任何材料都不可能100%刚性，再通俗点说，任何材料都有弹性。有了弹性，受力就会振动，这个振动频率就是“固有频率”。如果外界作用力的频率和这个振动的频率一致，就好像推人荡千秋一样，每次推一下，就会越荡越高，直至断裂。这就是“共振”。这没头没脑的说“共振”干嘛？化学燃料发动机，本质上就是把一堆炸药，一点一点挤到燃烧室里爆炸，产生推力。大推力就需要大爆炸，这种剧烈的反应不可避免会产生振动。再者，火箭高速飞行，空气阻力也不可能均匀，而不均匀的受力也会产生噪声振动，林林总总的原因，导致一堆的振动源。火箭随着燃料的消耗，固有频率会不断变化，其中有一个阶段，固有频率会和振动源的频率接近，这就是火箭的鬼门关！捋一捋：火箭发动机推力必须大，大推力肯定有振动，振动源一多就容易导致共振。振动是火箭发动机最难解决的难题之一，据统计，运载火箭出故障，超过50%来源于振动，以前大毛用来登月的N1火箭四次发射全失败，三次因为振动。再看个自家的长三乙：巧合的是，我刚做完这个gif，第二天很多网络媒体开始大量出现标题为《长三乙火箭首飞失败画面曝光》这么一篇文章（这对我博学的形象产生了很大伤害），然后很多网友质疑说什么怎么现在才曝光。尼玛的，这在当年是电视直播，稍微花点心思关注中国航天的人都见过这个视频，《人民日报》《中国航天报》都及时跟进报道了。《人民日报》1996年9月12日4版：
现在居然被媒体隐晦的表达成“故意隐瞒了20年”！当年出了这个事故，外媒纪录片马上跟着就来了，说是砸中了家属区，死亡500人。这造谣也不打草稿，发射场周边有家属区？官方回应是：事故造成6人死亡，57人受伤住院（很惨痛的教训）。后来调查原因，是一个焊接点工艺不过关，火箭点火时剧烈的振动，把这个焊点振开了，导致稳定回路无信号输出（详见图中报道）。
好了，到这，算中学毕业了。送个毕业总结：
航天技术很多时候不是“能不能”，而是“稳不稳”？就好像即便中学毕业了，一口气做1万道小学算术题，错一题，零分！1974年长二首发失败，就是因为陀螺控制系统的一根导线被振断了。1992年长二捆打澳星，第三助推器的点火触点多了些铝屑，点火时产生电弧接通了关机触点，造成助推器关机。主计算机测得推力不够，于7秒后实施了紧急关机。虽然吵翻了天，不过好在保住了火箭和卫星，损失不大，顺便秀了一下火箭紧急刹车技术（通常武林高手一旦发功再收住，可是要憋出内伤的！）这回千万别用“某某画面曝光”这种标题了，这也是早就有的画面：
下面就长征吧！
长征一号火箭：研发算是波澜不惊，一二两级直接用导弹的火箭，上面加个第三级固体火箭，虽然干的活都不重，LEO送货能力才几百公斤，但几次发射很顺利。不过长征一号毕竟不是专业出身，送完东方红一号，基本也就完成历史使命了，几个延伸型号乙、丙、丁也都没起色。
长征二号火箭：二级火箭，干的活最多，派生型号也最多，二字头主要发射500km以下的近地轨道。
长征二号甲、丙、丁，或者CZ-2A、C、D，这三个系列就是光秃秃一根杆子，起飞质量200吨上下，LEO送货能力5吨左右。
长征二号E、F，这两个系列是绑了四个助推器，所以也叫“长二捆”，起飞质量接近500吨，LEO送货能力接近10吨。“长二F”系列是明星级火箭，从神舟一到十一号，天宫一二号，都是长二F送的。
长征三号火箭：三级火箭，三字头用来发射高轨道卫星（如36000km的同步轨道），延伸型号有：甲、乙、丙，起飞质量两三百吨，GTO同步轨道送货能力三五吨左右，通信卫星喜欢待这么高。长二只要送几百公里，长三却要送36000公里，比西天取经还远，自然有九九八十一难，所以发射同步轨道卫星是航天领域的一块里程碑，土共在1984年把这块碑收入囊中。
长征四号火箭：可不是四级火箭哦，四字头主要发射太阳同步轨道卫星。看到太阳先别慌，大白话说，就是“卫星、太阳、地球”所构成的平面始终与地球公转方向垂直，轨道稍微高点，但也不过几千公里，气象卫星、地球资源卫星比较喜欢走个套路。
长征五号火箭：这可是大宝贝，近900吨的起飞质量，LEO送货能力达到23吨。要把这么一大号家伙送上天，发动机不是一般的凶残（下回细说）！土共可是把“长五”当接班人培养的，往后探月、深空这些粗活都归他了。大推力火箭是航天领域又一块里程碑，土共2016年才拿下。
长征六号火箭：便宜、环保、快速发射、一箭多星。注意后两个特点，你们想到用途了吗？提示一下，可以快速放很多卫星，什么情况下需要这么干？
长征七号火箭：又是一位重点培养对象，长征系列现役型号多，对日常维护很是麻烦，型号不同零件不能通用。土共指望“长七”一统江湖，替代原先的二、三、四号火箭。长征八号火箭：便宜、环保，用来商业赚钱，不过还没飞过。别看赚钱就认为俗，产业化是技术发展最好的保障。当前只有美帝，欧萌，毛子和土共可以提供“全套服务”！长征九号火箭：美帝土星5号失散多年的怪胎兄弟，设计起飞推力3000吨，LEO运载能力超过100吨，都说是登月用的，计划2030年首飞。长征十一号火箭：小型四级固体火箭。本来呢，火箭和导弹的差异化越来越明显了，尼玛的，土共不走寻常路，“长十一”用的固体燃料，无依托发射，只要一块平地，随时随地能发射，你能说出这和导弹的区别吗？配合土共的“快舟一号”卫星，卫星从零部件状态到天上飞，最快只要几个小时。土共，你有什么事这么着急啊？连灌个液体燃料都等不及了？官方说法，“快舟”用于各类灾害应急监测和抢险救灾信息支持，谁信谁纯洁！不过我反正是相信的，万一圣诞老人要举办摘星星大赛，大家都把星星摘光了，这就得看谁放星星的速度更快了。土共靠“于敏”开挂押中了大宝，后来再度靠“钱学森”开挂押中了二宝三宝，但依旧改变不了综合科技实力倒数的窘境。所以，像火箭振动这种通病，土共只会更严重。当年“596工程”成功后，原子弹要装到导弹上（飞机被人甩了几条街，只能靠导弹送），要求威力不减质量减半，所以叫“548工程”。土共知道自己火箭抖腿的毛病，无奈没有振动测试台，就把原子弹放卡车上，在戈壁滩上飙车测试振动。这画面太美，不敢想。后来，土共用长征打澳星（澳洲的卫星是美帝做的），心里没底，怕抖坏了，就想看看卫星耐不耐抖。美帝深知土共的秉性，对澳星参数完全保密。结果卫星和火箭共振，卫星燃料罐爆炸。不过长征基本功还是可以的，自动修正后把一堆卫星残骸送入了轨道。澳要求调查赔偿，土共和美帝你看看我，我看看你。美帝说：你的火箭不错，爆炸了还能入轨。土共说：你的卫星也很好，抖了这么久才爆炸。于是保险公司就哭了。休斯顿觉得土共看卫星的动机还是很单纯的，于是一起调整了振动问题。美帝很恼火，为此还罚了休斯顿的款，从此规定任何有美国零件的卫星都不能交给中国发射，搞的长征市场占有率很低，美帝自己至少占了六成。后来的后来，直到神舟5还是有问题，火箭上升到三四十公里高度时，开始急剧抖动，杨利伟后来说：五脏六腑似乎要碎了，几乎难以承受，我以为自己要牺牲了。杨利伟可不是普通人，身体和意志力都是万里挑一的人都被抖成这样，可见多严重。当时整流罩打开后，指挥大厅有人大喊：“快看啊，他眨眼了，利伟还活着！”我说哥们儿，你们这是打算把人抖死啊！
后来的后来的后来，土共就缺心眼一样发展电振动平台。神舟6就没这么受罪了，神舟7以后再也没出现过这种情况。人家美帝早早就有了9吨的振动台，抖着腿向土共得瑟：小样，就对你禁运，你能咋滴！后来的后来的后来的后来，呃，差不多是最近几年吧，土共“抖腿”终于抖出境界了，大腿抖得比美帝还粗（搞了俩70吨，全世界最大），于是美帝好说歹说，向土共买了一台50吨的振动台。土共逮到机会，自是要好好修理美帝，签协议：军用？做梦吧！只能民用，必须由我方人员操作，数据必须由我方人员输入，设备必须购买我方指定产品。这以后叫美帝咋抖啊，一抖就等于没穿裤子啊，尼玛太丧权辱国了！到了现在，因为美帝的禁运，长征给人打卫星，从制造卫星、发射火箭到后期监测、在轨调试，一条龙服务，全部国产，你只管掏钱就成，保证把你伺候的生活不能自理（这貌似很符合狗大户的口味啊）。据说，是据说，地板价每年利润100%，地面站的价格另算，还有设备维护，人员费用这些统统都会打折的啦！总之，比贩毒还来劲！你还别说，这真心就是友情价，美帝至少再贵一倍，还得看你卫星是不是皿煮。
这不光是赚钱，也确实改善了当地人的生活，另外么，呵呵……2008年土共给委内瑞拉发了一颗通信卫星“委星一号”，迄今为止，超过800万委内瑞拉人在使用各项服务，安装了超过9000多个“委星一号”地面站，用于教育、医疗、安全、国防（国防也用）等领域，这地面站都建好了，往后的计算机网络、通信网络也别麻烦别人了吧？别人家设备不通用啊！重建要花钱的啦！咱土共可是有全套服务的啦！价格保证优惠啦！数据安全您放心啦！就是摆在眼前土共也会闭眼睛的啦！
张来火箭全家福。总体来说，土共不算顶级，但也算合格的大流氓了，而且势头很猛，坐三望一。
火箭的活干完了，就该轮到卫星干活了。卫星主要干三个活：侦查、通信、导航，其他作用都是小众。卫星不但要忍受路途奔波之苦，到了太空更艰苦：太阳一照就高温，真空散热没对流，太阳不照就巨冷，辐射还要伤害电路……这么说太枯燥，咱换个通俗的说法，日本的航天技术算不错的，就说说2016年日本无缘无故解体的卫星。
这卫星叫“瞳”，装了好多牛逼轰轰的仪器，媒体各种吹，具体就不说了，反正已经毁了。卫星在太空中靠特定的星星的位置来确定自己坐标，这在沙漠中看北极星判断方向是一个道理，这个仪器叫“星敏感器”，蛮成熟的技术。
正常情况下，星敏感器和陀螺仪一起控制卫星的姿态，星敏感器定期修正一下陀螺仪误差。奈何地球出了问题，南大西洋区域对外辐射强烈了少许，结果把星敏感器弄懵了一阵，等缓过劲来，发现数据和陀螺仪对不上了。实际上，此时的陀螺仪因较长时间未修正，已经是一个错误的数据。但系统设计的预案是，当星敏感器和陀螺仪偏差过大，以陀螺仪数据为准。所以，按照陀螺仪的数据，好端端的卫星以为自己在旋转。
为了节约燃料，微量调姿一般用飞轮，接着卫星就启动反方向飞轮，抵消旋转。这下卫星就真的开始旋转了，而且飞轮很快达到了饱和。系统发现数据还是不正常，于是就启动了第三道程序，用推进器进行喷气调姿。
悲剧的是，编程的哥们以为永远用不到第三道防火墙，就没仔细检查代码，把方向搞反了，然后卫星的调姿系统朝反方向再度加速卫星的旋转，卫星转的越快，系统以为调姿失败越着急，喷气也就越快，最后这么一个大陀螺就在天上越转越快，直到卫星承受不住离心力解体为止。
申明一下哈，这不是嘲笑别人，土共早期的通信卫星也因为辐射出过问题，主要是为了说明太空环境诡异多端。
其实土共第一颗卫星“东方红一号”也充满了诡异，只知道上天唱了首歌，估计也是“开挂”的产物，所以基本功不扎实，比其他四家的第一颗卫星全加在一起都重。不过入轨很精确，轨道也很高，这说明土共的火箭确实出息了！以至于到了今天，“东方红一号”还在天上飞，我们用肉眼还可以看见，这家伙带一堆反光材料做成了裙子，目的就是为了让全国人民看得见，条件适当的话，亮度和二等星相似。
土共发射数量最多的卫星就是返回式卫星，早期的返回式卫星基本都是侦查卫星，什么农作物调查卫星，海洋观测卫星，灾害预防卫星……侦查卫星带着胶卷，一般上去几天就回来了，所以成本非常高，后来CCD技术上来了才不用回来。拍照片的卫星通常高度也就200公里、300公里的样子，其实这个高度还是有很多的空气分子，卫星撞上去会减速，需要不断调姿，燃料消耗快，所以军事侦查卫星的寿命都偏短。听老师说，即便到21世纪初，土共同时在飞的侦查卫星最多只有2颗。
顺便说一下，返回式卫星无法在太空里突然减速或转向，只能是一圈一圈慢慢回到地面的，而洲际导弹走的是抛物线弹道，一上天，立马就一头栽下来，所以能发射卫星不代表洲际导弹可以到处打。
当然，现在已经有很多民用卫星，比如国土资源局天天拿卫星看违规用地的情况，违规占用耕地山林建房子，一旦被卫星拍到违章建筑超过5亩，一律先抓起来再调查。
这几年更是夸张，卫星种类繁多，技术井喷快地连科普都来不及！最近天天发自拍照，一会照到航母了，一会又照到潜艇了，过几天又能给飞机拍视频了！
卫星分辨率0.5米，差不多意思就是0.5米的东西在照片上能形成一个像素点，而不是说能看清0.5米的东西。那些说什么美国卫星能看清伊拉克人有没有刮胡子纯属扯蛋。美国号称0.1米，有点怀疑，反正肯定比土共牛。土共公开的是0.7米，但看照片还是有点保守的。
从太空拍照看着比较神奇，功能其实很有限。我一直认为媒体夸大了照相侦察卫星的功能，可见光有理论瓶颈，分辨率和稳定性不可能无限提高，而且受影响因素很多，云层、下雨、甚至空气中水分含量等等。
实战中用红外和合成孔径雷达卫星更靠谱一些，可以穿透云层甚至建筑物侦查。合成孔径雷达+红外的照片貌似从没公布过，这才是真功夫，可以看到黑夜密林里隐藏的坦克。依着土共“公开一代、应用一代、研发一代”的德性，你懂的！
卫星的事数不完，先到此为止。
“两弹一星”不是为了争第几个发射卫星、第几个试爆核弹这些虚名，他们用生命为这个国家的发展争取了时间！我不太会煽情，谨理性地表达一下对那一代人的敬意！
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背景简介：本文作者老和山下的小学僧，著名科普作家。文章2016年11月26日发表于微信公众号 老和山下的小学僧（土共三宝之三：长征火箭长征路），风云之声获授权转载。