红石导弹：美国导弹与航天工业的敲门砖
微信号：小火箭
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小火箭出品
本文作者：邢强博士
本文是小火箭经典导弹和运载火箭系列文章第二季的第四篇和第五篇合辑。本季第一篇介绍V-2弹道导弹的时候，重点分析了导弹空气动力学和早期液体火箭发动机。在本季第二篇介绍苏联R-7洲际弹道的文章中，我们能够看到这个导弹/火箭家族通过1863次发射，逐渐成长为苏联以及俄罗斯的运载火箭的中坚力量，将第一颗卫星、第一位宇航员送上太空，开启了人类的航天时代。小火箭在该文中穿插讲解了助推器分离时要考虑的要点。在第三篇文章中，小火箭以美国最早的洲际弹道导弹宇宙神为案例，详述了一个型号诞生的不易和小火箭对导弹系统项目管理的一些心得体会。
小火箭在本文中将要叙述和分析的是冯·布劳恩博士和红石弹道导弹。红石导弹是美国在从德国运回大量V-2弹道导弹和引进大量德国科学家之后，发展出来的第一款以液体火箭发动机为动力的弹道导弹。
本文将详细分析红石中程弹道导弹的起源和设计细节，并给出小火箭计算的红石导弹的弹道。
说起红石导弹，就肯定绕不过冯·布劳恩博士这个人。（由于在分析V-2导弹的文章中，小火箭没有详细介绍布劳恩，因此在本文补上。）
作为德国储蓄银行创始人、德国农业部部长布劳恩男爵的儿子，冯·布劳恩经历过一个躲在车库里制造“火箭飞车”，险些摊上大事的少年时代。
11岁的时候，他用从焰火商那里买到的6支特大烟花和一辆滑车制造了一辆“火箭飞车”。点火后，烟花产生的推力大大超出了他的预料，火箭车失控了。不过，好在这次试验没有伤及旁人。被警察抓住的布劳恩被移交给了当农业部长的父亲后就获得了释放。当时痴迷于制造火箭的布劳恩疏于学业，只想在父亲的车库里摆弄机械。
直到1925年，在碰巧读到奥伯特博士的论文之后，13岁的布劳恩猛然意识到要想造出真正的火箭，需要有扎实的数学和物理基础，否则气动设计、发动机设计和弹道计算根本无从谈起。
1930年春天，奥伯特在德国的火箭试验取得了较大进展。在大量航天爱好者的恳求下，奥伯特完成了一部429页的巨著——《通往星际之路》。用更为详实的推导阐述了火箭发动机和弹道动力学的奥秘。奥伯特博士的研究已经开始指导人们向实用化的火箭稳步迈进。
而就在这时候，18岁的布劳恩经过朋友引荐，终于得以面见奥伯特博士。他羞赧又谦虚地向奥伯特介绍自己：“我热爱火箭，但是我除了充足的业余时间和一腔热情之外，几乎什么都不会。”而奥伯特则对这个小伙子早有耳闻，他只说了一句话：“你马上就来我们这里吧！”奥伯特将布劳恩引入星际航行学会并悉心指导。布劳恩很快就成了学会的骨干力量。奥伯特博士当年的那篇论文也对布劳恩来说也再也不是晦涩难懂的“天书”，而是能够切实推动火箭从纸上概念到实际飞行的发展“路线图”。（详见小火箭的公号文章：《航天先驱奥伯特博士》）
上图右边那个小伙儿就是刚刚加入星际航行学会，正在进行火箭发射测试学习的年轻时候的布劳恩（摄于1930年，此时，布劳恩18岁）。左边那个人来头也不小，他就是传说中的鲁道夫·内贝尔。（二战后，德国火箭的研发与教学工作的恢复几乎全要依赖内贝尔。）
22岁的冯·布劳恩获得了柏林洪堡大学博士学位。（柏林洪堡大学的师资力量还是很值得一提的：黑格尔、费希特、叔本华和谢林曾在这里教哲学；冯·诺依曼在这里教数学；亥姆霍兹、薛定谔、爱因斯坦、韦恩、普朗克、赫兹曾在这里教物理；李斯特、萨维尼在这里教过法学，拜耳在这里教过化学。）
这张摄于1941年3月份的佩内明德的照片展示了29岁的冯·布劳恩博士入主德国佩内明德研发中心，担任V-2导弹总设计师时的样子。
这张照片中唯一一位不穿军装的人就是冯·布劳恩。其他还有3个人，小火箭认为一定要提一下：
照片前排最左侧，没被照全的那个人是瓦尔特·罗伯特·多恩伯格博士。他不仅仅是一名火箭设计师，还是一位管理大师，在二战期间负责协调和组织V-1和V-2导弹的研发工作，与布劳恩博士组成了技术和管理核心。
挨着他的是技术控弗里德里希·奥尔布里希特将军。他大力扶持有关火箭的研究，当然他在历史上留下姓名的主要原因不在于此，也不在于他获得过骑士铁十字勋章，而是他在1944年7月20日的刺杀希特勒的行动中担任的重要角色。
挨着奥尔布里希特将军和冯·布劳恩博士站着的是海因兹‧布兰特上校，他对火箭技术的发展也有很大兴趣。1944年7月20日的那次会议上，要不是布兰特上校为了看清楚地图，将那个手提箱挪开的话，刺杀希特勒的行动或许会成功，历史也就会被改写。
1942年10月3日，在佩内明德研发中心，V-2弹道导弹拔地而起。瓦尔特·罗伯特·多恩伯格博士（就是之前照片没照全的那位），他没有像其他人那样欢呼雀跃，而是低头向布劳恩说道：“10月份的第3天，这个日子永远值得纪念。人类从此进入了太空时代。”小火箭没有找到布劳恩对那一时刻的相关回忆文字，但是我认为，布劳恩博士和多恩伯格博士一样，同样深信火箭技术终将造福于人类，而不是仅仅被用于眼前这场战争。因为布劳恩几个月后，说过这样一句话：“我设计的火箭，运行完美，不过她落在了错误的星球上。”
1945年5月，美军按照《奥森伯格名单》，开始系统地在德国收集科学家和工程师。包括冯·布劳恩博士在内的100多名与V-2导弹直接相关的设计人员被转移到美军占领区。
在这张美军拍摄的照片中，我们能够看到按照“回形针计划”俘获的德国火箭工程师们。前排左侧戴礼帽抽雪茄穿着时髦皮靴的淡定的中年人就是多恩伯格博士，他后来被美国贝尔飞机公司特聘为高级顾问。中间左胳膊上打着石膏的是33岁的冯·布劳恩博士。右边戴礼帽的是汉斯·林登伯格，最右只照上一只手和一只脚的，根据小火箭查到的当时的记录来分析，应该是伯恩哈德，后面眉头紧锁的中分是赫伯特。他们都是火箭总体设计和制导控制方面的专家，后来在NASA工作。
到了1945年9月20日，涉及到工程技术的多个领域的700多名科学家被转移到美国的纽卡斯尔基地。
这张摄于1946年11月1日的照片展示了踌躇满志的冯·布劳恩博士和他的得意之作——V-2弹道导弹的部件的合影。布劳恩和V-2的合影很多，但是这张唯独让人感到意味深长。因为这里是美国位于新墨西哥州的白沙导弹靶场。
1956年2月1日，美国陆军第一个弹道导弹研发中心ABMA成立了。（ABMA是Army Ballistic Missile Agency，陆军弹道导弹局的缩写。）由于这个研发中心位于红石兵工厂的旧址，因此工程师们更习惯于把这里叫做红石研究中心。
第二次世界大战期间，红石兵工厂研制和批量生产了大量炮弹和炸弹。其中，最为有名的当属专门为轰炸东京而研发的燃烧弹了。
红石的名称来源于这里大片的红色岩石和土壤。
布劳恩博士作为红石研究中心的首席科学家，开始主导美国陆军第一款弹道导弹的研发工作。上图为红石导弹。（布劳恩给导弹起名字向来比较随意，之前在德国的时候，研究的火箭叫做A-1、A-2、A-3、A-4，A-4就是后来被德国军方改名为V-2的导弹。在红石研究中心研制的导弹，干脆就叫红石导弹得了。）
红石弹道导弹全长21.1米，直径1.8米，可携带一枚350万吨TNT当量的核弹头（或一枚50万吨TNT当量的核弹头），起飞重量为27.763吨，设计射程为320千米。（有关红石导弹的弹道的详细讨论，小火箭会在下文用弹道导弹动力学仿真来说明。）
不过，布劳恩博士对红石导弹的研制和生产环节的要求是一丝不苟的。他经常到一线厂房对技术工人进行当面指导。图为一名技术工人正在装配红石导弹的管路。注意工人手持螺丝刀的姿势。包括布劳恩在内的这些来到美国的德国工程师将德国的设计流派和对加工工艺的严格要求带到了美国。
前面这位技术工人正在安装红石导弹的燃气舵，布劳恩博士正在后面检查制导控制系统与地面系统的连接盒的接线情况。
在这里，小火箭要说一下布劳恩的一大创意了：
他用内置的线缆将位于导弹头部的弹头载荷部分、制导控制设备舱中的供电与信号线路引到导弹尾部，并穿过中空弹翼引出来，极大地方便了导弹发射前的准备和调试工作。
这一点，比他设计的V-2弹道导弹有了很大的进步。（有关V-2导弹的射前准备的详细流程和A、B、T和Z四大液体系统的详细分析，见小火箭的公号文章《V-2导弹：现代弹道导弹和运载火箭的鼻祖》。）
V-2导弹在发射前，如果需要对弹上的设备进行调试，或者仅仅是要知道其中的一些参数的时候，是要这样的：
准备进行测试发射的一枚V-2导弹。地面保障人员借助云梯爬到高处，对V-2导弹的设备进行调试。
正在进行测试的V-2导弹。开启的设备舱盖使得我们能够看到里面的惯性导航设备箱。此时，陀螺仪正被加上一个28伏特的工作电压，准备起旋。
这是一枚加注好液氧和酒精燃料的正准备发射的红石导弹。看，周围干净多了，至少不再需要旁边搭起一个高高的云梯了。负责射前准备的工程师小哥一定会很感激布劳恩的这个创意的。
如果以电灯泡为例的话，V-2导弹的控制系统设计相当于电灯泡的开关在天花板上。每次开关电灯都要亲密接触房顶。而红石导弹在我们方便够得着的地方设计了开关。
借助这张当年在红石研究中心拍摄的珍贵历史照片，小火箭正好可以仔细说一下布劳恩博士是怎么把信号引下来的。
仔细看上图的红石导弹，可以发现4片弹翼。按照布劳恩博士本人的命名习惯，左下角的被叫做1号弹翼，左上角为2号弹翼，右上角为3号弹翼，右下角为4号弹翼。（按照苏式标准，通常是右上为1，然后按逆时针转动为正方向，这也是国内导弹设计师的习惯，在导弹动力学课堂上有详细介绍，不再赘述。如今的美式定义通常是左上为1，然后顺时针增大。布劳恩是左下为1，然后顺时针为正。小火箭在这里强调布劳恩博士的习惯是因为我们得尽快熟悉并适应他的一些偏好。这些偏好在红石导弹之后的几十年，在十几个型号上都是导弹设计中的事实标准。）
1号弹翼尾部比较干净。2号弹翼尾部有3个口盖（启闭方式类似一些化妆品的盖子），后期量产型号改为2个口盖。口盖后部是战术单元连接接口。用于传输发射中队位置、准备状态等信息。
3号弹翼上图没照全。实际上也是有3个类似的口盖。从导弹中轴线往弹翼翼尖数，依次是：制导控制系统设备测试线缆口盖、位置和速度惯性测量系统信号传输线缆口盖、载荷（通常是核弹头）状态监控设备线缆口盖。
右下角为4号弹翼，上面也有三个口盖。最外侧是直流供电线缆连接口盖、中间是交流供电线缆连接口盖、最内侧是紧急断电开关口盖。
这是上图那位技术工人安装的红石导弹的同款燃气舵的样子。
在导航制导设备方面，布劳恩博士在红石导弹上也有不少改进。相对于V-2导弹来说，红石导弹终于开始拥有现代意义上的高精度惯导设备。
上图为V-2导弹上面使用的经典的机械式陀螺仪。陀螺仪为V-2导弹创建了惯性导航平台，同时敏感导弹的姿态运动。这样的配置为后来几乎所有的运载火箭和弹道导弹的导航制导控制设备打下了基础。
但是，布劳恩知道，当年（1942年）V-2导弹定型的时候，如果仅仅依靠导弹自身的陀螺仪和加速度计提供的惯导信息是难以保证精确度的。
幸亏后来西门子公司的弗里德里希博士出手援助，给V-2导弹加装了无线电控制系统，由此实现了对导弹关机速度的精确控制，这才能够让V-2导弹有了一定的作战效能和威慑力。
而如今，布劳恩博士认为，不能再依赖无线电系统了。今后的火箭将要承担着将探测器送入轨道或者把人类送入深空的艰巨任务。随着火箭飞行高度的增加，无线电系统的控制能力和控制精度会大幅下降。
因此，布劳恩博士判断：高精度和高可靠性的惯导系统是今后远程火箭要突破的关键技术。
而陆军方面也支持布劳恩博士的观点。当然，他们的出发点不同，他们认为，今后的地对地弹道导弹的射程突破300千米之后，固守在发射场的无线电系统的导航性能就会大打折扣了。因此，从导弹作战效能的角度来看，也应当支持博士的设想。
经过不懈努力，布劳恩博士团队终于攻克了空气轴承陀螺仪的技术难关。从此以后，高精度惯导系统开始在导弹和火箭中广为应用。
相较于V-2导弹来说，红石导弹的陀螺仪组件精密得多。启动电源也由28伏特直流电变为115伏特交流电。
另外，从红石弹道导弹开始，晶体管开始首次应用在导弹中。布劳恩博士对技术的渴求让大量先进技术开始得到快速应用。
1956年，红石导弹项目进展顺利。布劳恩博士认为实现他的理想的时候到了。他写报告给美国政府，提到，红石导弹实际上可以被改造为一枚可靠的运载火箭，使美国成为最早把人造地球卫星发射到近地轨道上的国家。然而，报告石沉大海，并无回应。
当时，与苏联截然不同的是，美国的导弹和运载火箭的研究是由不同的单位分开负责的。弹道导弹由陆军和空军负责，火箭由科学研究部分负责。
在美国国家科学基金会主席沃特曼和美国地球物理协会主席卡普兰的倡议下,1955年5月26日,美国国家安全委员会通过了美国历史上第一个太空政策文件NSC5520，该文件指定在1958年年底之前发射人造地球卫星。
当时，艾森豪威尔政府的技术咨询小组认为，用卫星进行侦察的项目不靠谱，还是高空侦察机比较可行，于是艾森豪威尔政府大幅削减了用于运载火箭研究的经费。（对高空侦察机项目的扶持款项拨给了洛克希德，这就是U-2侦察机的来由）
而仅有的一点经费，还要由陆军、海军和成立不久的空军来争夺。
陆军的火箭项目叫做轨道器工程（后来更名为探险者）；
海军的火箭项目叫做先驱者；
空军的火箭项目叫做日冕计划。
当然，没有出人意料的是，海军中标了。然而，先驱者火箭的屡射屡败终于让美国政府开始重新想起了布劳恩博士。
当初布劳恩博士写报告的时候，有人劝他在争取高层关注的时候多动一点心思，劝说他不要只专注于技术。然而，布劳恩博士知道美国政府会找回来的。他依然专注于对红石导弹的研究，不再理会其他的事情。
1957年4月和6月，苏联连续进行了两次洲际弹道导弹试验。这引起了美国人的恐慌。于是，为了安抚民众，表示美国人在航天领域也并不落后，美国政府完全忘掉了当年对布劳恩博士的报告的藐视，开始用红石导弹作为救命稻草。（当时美国能够拿得出手的性能比较可靠的导弹或者火箭，也就只有布劳恩博士设计的红石导弹了。）
就这样，一枚崭新的红石弹道导弹被运到了美国纽约中央车站的大厅中，供民众参观。
虽然纽约中央车站大厅的天花板非常高，但是红石导弹的尖端还是碰触到了天花板。在负责展览的人员询问能否把导弹的尖端削掉一块的时候，布劳恩的回答很简单：No！于是，不得已，为了能够让导弹矗立起来，中央车站大厅的天花板上被钻了一个洞。如今，导弹已经不在了，不过，那个洞还在那里，讲述着红石导弹和布劳恩博士的种种传奇。
1957年10月4日，苏联人在拜科努尔航天中心用R-7运载火箭将人类第一颗人造地球卫星送上了太空。（有关R-7火箭，详见小火箭的公号文章《1863次发射！开启人类航天时代的R-7导弹》）这下子美国人真的着急了。
于是，布劳恩博士的设计被改进后，开始执行美国第一颗人造地球卫星的发射任务。
1958年2月1日，由红石弹道导弹作为基础进行大幅改进而成的朱诺运载火箭将美国人的第一颗人造地球卫星送上了太空。（近地点358千米，远地点2550千米，轨道倾角33.24°，轨道周期114.8分钟。）
1958年2月1日，布劳恩博士团队在华盛顿举着美国第一颗人造地球卫星的等比例模型在进行庆祝。
1961年，肯尼迪总统上台。他一改艾森豪威尔的风格，开始大力支持科学技术的发展，尤其对航天领域进行了大力扶持。
上图为时任美国总统肯尼迪与51岁的布劳恩博士在美国陆军弹道导弹研究中心（红石研究中心）一起散步的情形。摄于1963年5月19日，此时距离肯尼迪遇刺身亡还有6个月的时间。
布劳恩博士得到重任，他不再偏居红石中心一隅，也不再仅仅是美国陆军弹道导弹研究中心的首席科学家。上世纪60年代，布劳恩博士开始入主NASA马歇尔航天中心。
红石导弹在红石研究中心进行了27枚试制之后，开始进入批量生产阶段。而主动请缨承担生产任务的公司，则是克莱斯勒汽车公司。图为在克莱斯勒汽车公司进行批量生产的红石导弹。注意导弹头部的不屈不挠的尖尖。
在通常的印象中，承接导弹或者火箭的生产任务的单位大多是飞机制造公司，比如后来生产土星五号火箭的时候，第一级包给了波音，第二级包给了北美航空，第三级包给了道格拉斯。宇宙神导弹的生产由康维尔公司进行。不过，克莱斯勒集团因为有着大量生产坦克和吉普车的声誉，其加工能力还是不错的。（吉普，英文Jeep。起初叫做General Purpose Car，即多用途车辆，后简称GP，于是逐渐就有了Jeep这个叫法。）
另外，注意导弹弹头部位靠后一点的地方，有四片弹翼。这是红石导弹相对于V-2导弹的又一个改进的创意：布劳恩博士认为，影响V-2导弹作战效能的原因主要是精度和再入速度。精度的问题靠之前小火箭叙述的高精度空气轴承陀螺仪大幅改善。而为了提高再入速度，布劳恩博士设计了可分离式的弹头。对，就是红石导弹再入稠密大气之前，后半段弹体会被抛弃，前部弹体的四片弹翼就成了分离后的再入弹头的尾翼。
技术工人正在工作的这个部件就是红石导弹头部后段（布劳恩称之为裙段）。再入大气的时候，这一大段会跟后面的弹头结构分离。注意外面四片弹翼，另外注意圆形合金钢连接框的端面上等间距分布着6个孔。这6个孔就是为方便安置爆炸螺栓设计的。
红石导弹的发动机继承了V-2导弹的火箭发动机的基本设计。上图为V-2导弹涡轮泵。涡轮泵以强劲的功率将酒精和液氧泵到燃烧室，为火箭发动机的持续工作提供条件。
上图的标注中，1为酒精泵；2为液氧泵；3为涡轮；4为驱动气体入口；5为驱动气体出口。其工作原理就是高压气体吹动叶轮，然后带动同轴涡轮高速转动，像水泵那样把液氧和煤油泵到高压管路中，最终输入燃烧室。这台拥有580马力的涡轮泵是世界上应用最早的火箭发动机涡轮泵。
V-2导弹的涡轮泵设计思路清晰，结构简洁明快，涡轮输送效率较高，被后来的大量弹道导弹和运载火箭所借鉴。小火箭就举一个例子：
这是苏联R-1弹道导弹中的涡轮泵。是不是和V-2导弹的涡轮泵长得很像？
红石导弹的火箭发动机涡轮泵，上面是酒精泵，下面是液氧泵，中间那个大罐子里面是涡轮。
涡轮泵液氧出口法兰盘
红石导弹的A-7火箭发动机依然采用燃气发生器循环。这也是布劳恩博士的偏爱，甚至到土星5号火箭的F-1发动机依然是燃气发生器循环。之前对此类循环有详述，在此不再赘述。上图为A-7发动机的燃气发生器。
红石导弹的燃气发生器近照。可以看到洛克达因的铭牌。注意洛克达因的焊接工艺。
刷好了红漆的红石导弹燃气发生器，看起来就精致多了。
这是红石导弹上用的A-7液体火箭发动机。顶部的大红罐子是过氧化氢贮箱，用于在燃气发生器中产生高压气体带动涡轮泵工作。
左侧竖着的粗管子是酒精输送管路。她先通到喷管夹层底部，然后向上流动，经过喷注盘小孔进入燃烧室。（在V-2导弹一文中有详述，不再赘述。）
贴着左侧竖着的粗管子的细管是点火用的燃料输送管线。
右侧竖着的大尾巴是燃气发生器废气排放管。燃气发生器产生的气体经过涡轮泵和换热器后，排出发动机。
红石导弹的火箭发动机燃气发生器废气排放管近照
过氧化氢贮箱特写
用于教学展示的红石导弹的发动机。上面的红管子是酒精输送管，下面的红粗管子是燃气发生器废气排放管。用于燃烧室的液氧输送管在燃烧室顶部。
燃气发生器废气排放管子的中段，两头被法兰盘接起来的地方，藏着热交换器。上面通着两根小细管，靠左的是用于增压的液氧输入管，靠右的是液氧输出管。经过热交换器的液氧压力增大，用于给贮箱持续提供足够的压力。（这一点在高空尤其重要。）
放倒后的红石弹道导弹的底部。4片弹翼上的那些口盖前文已经详细介绍过了。中间的大洞是发动机喷口。靠近喷管的稍小的黑色洞口是电气系统主缆插槽，起飞的时候，电气主缆会自动与地面系统脱离。
弹体尾部底下有一个白色凸起，仔细看的话，会发现有一排小孔。那是红石导弹的多路气体接口。不用数了，是9路。
弹体尾部上面也有一个白色凸起，有一左一右两个孔。上图只露出了左侧的黑色小孔，右侧的大孔被盖子盖住了。
这枚破旧一点的红石导弹右侧大孔的口盖丢失了，能看得更清楚些。这就是上上图的弹体尾部上面的凸起。
左侧小孔是用来在地面随时向红石导弹补充液氧的液氧补加孔。这个孔往上直接通到液氧贮箱。
右侧大孔通到一个空气循环泵，是用来给导弹底部做强制新风循环的。这也是布劳恩博士从V-2导弹里面得到了经验教训以后改进的。导弹竖立在发射场之后，具体的发射时刻未定，导弹有可能会装满一大罐子液氧等着。
-183℃的液氧会让周围空气中的水蒸气冷凝。为了防止冷凝水或者冰坨子对导弹尾部造成破坏，布劳恩博士设计了尾部新风系统，及时吹散水雾。
这台火箭发动机是比较真实的历史照片，可以看到发动机燃烧室外壁上部的9路气体管线。
红石导弹液氧贮箱内壁
液氧在常温状态下时刻处于沸腾状态，这是液氧贮箱外壁上用来排出多余氧气的阀门，以防液氧贮箱压力过大。
红石导弹里面的供电线路。红色为应急系统专用供电线路，肉色为115伏特400赫兹交流供电，黄色为28伏特直流供电。
红石导弹把检修舱盖设置在导弹下部，还是很方便的。
剖开的红石导弹弹体，可以看到闪亮亮的301不锈钢隔框。
正在进行全弹地面测试的红石导弹
正在进行发射的一枚红石导弹
红石导弹逐渐形成了一个家族，开始在航天领域发挥着重要作用。
1959年，NASA正式启动了美国的载人航天工程——水星计划。当时选用了3种火箭（导弹）：
小乔伊火箭：8次亚轨道机械测试，2次运送猴子，以及若干逃逸系统测试。
红石运载火箭 ：4次亚轨道机械测试，1次运送黑猩猩，2次载人亚轨道飞行。
宇宙神运载火箭 ：4次亚轨道机械测试，2次在轨飞行，1次运送黑猩猩，4次载人轨道飞行。
小乔伊固体火箭与导弹的渊源不深，暂且不说。宇宙神运载火箭，小火箭在经典导弹和运载火箭第二季的第3篇文章中已经详细介绍。因此，轮也该轮到介绍红石运载火箭了。
1960年，红石-水星运载火箭进行逃逸塔测试。
所谓红石-水星运载火箭就是红石导弹基础级加上了水星飞船的组合体。图为NASA正在吊运一枚红石。
位于圣路易斯市的麦克唐纳飞机公司正在批量生产水星飞船。
水星飞船是美国第一代载人飞船，其底部的设计很有意思。在防热大底后面，捆着减速火箭。
1961年1月31日，红石-水星2号运载火箭升空。
该火箭成功将黑猩猩Ham送入太空。（有关猴子和猩猩为早期载人航天做出的贡献，详见小火箭的公号文章《猴子，真正的太空探索先驱》）
1960年，美国宇航员小艾伦·巴特雷特·谢泼德正在进行体检，准备成为美国第一名进入太空的宇航员。
1960年12月9日，红石-水星3号火箭被运到了卡纳维拉尔角。但发生了许多计划之外的事情，发射工作被迫推迟。在进行了21个星期的超长准备工作之后，好不容易矗立到发射场的红石-水星3号火箭又接连因为设备和天气问题而推迟发射。
1961年4月12日莫斯科时间上午9时零7分，加加林乘坐东方一号宇宙飞船从拜科努尔航天发射场起飞，在远地点为301千米的轨道上绕地球一圈，历时1小时48分钟，于上午10时55分安全返回，降落在萨拉托夫州斯梅洛夫卡村地区，完成了世界上首次载人宇宙飞行，实现了人类进入太空的愿望。他驾驶的东方一号飞船成为世界上第一个载人进入外层空间的航天器，在轨飞行了108分钟。
美国人这时候还在调试火箭，眼睁睁看着第一次载人航天的桂冠也被苏联人抢了去。一番修整后，时间来到了1961年5月2日。
1961年5月2日，谢泼德穿戴好宇航服（当时的宇航服如上图所示）进入水星飞船。结果，他等了3个小时后，得到的消息是发射因天气原因取消了。
好在谢泼德心态比较好。他向来是很能吐槽的。比如当记者问他，坐在红石-水星火箭里面是什么感受的时候。他的回答是：“他突然想起来，这枚火箭的每一个零部件都是由报价最便宜的分包商生产的。”
拥有好心态的谢泼德后来参与了阿波罗计划，搭乘阿波罗14号飞船成功奔月，成为第5个登上月球的人。
公元1961年5月5日，红石-水星3号运载火箭终于不负众望，发射成功。
航天器被命名为自由7号，进行了一次亚轨道飞行。这使得谢泼德成为了美国历史上第一位，人类历史上第二位进入太空的宇航员。
还有一个荣誉属于红石导弹：红石-水星3号组合体是航天史上首次能够将宇航员留在舱中返回地球的飞行器(加加林是弹射出返回舱之后，用降落伞着陆的)。
正在发射的一枚红石-水星运载火箭，注意弹体尾部的空气舵。
红石导弹的空气舵面是链条传动的。嗯，就是自行车上面用的那种链条。
左侧是宇宙神-水星运载火箭，右侧为红石-水星运载火箭。相比之下，红石的身板太单薄了。
不过，就是这样单薄的小身板，撑起了美国民众在苏联进行洲际弹道导弹测试之后曾经一度消沉的信心；就是这款导弹促成了高精度惯导系统的发展；就是这款导弹发展出了可分离式弹头设计；从她开始，弹道导弹以及运载火箭的发射前准备工作开始整理出严格的流程，并对人机工程和可靠性进行了进一步优化。
她让冯·布劳恩博士的航天梦想终于开始逐步实现；以她为基础大幅改进而成的火箭发射了美国第一颗人造地球卫星；以她为基础级的火箭将黑猩猩以及美国第一位宇航员送入太空。
有关早期型号的红石导弹的弹道特征和速度信息，多个出处的数据不太一致。最后，小火箭在这里对红石导弹进行了全弹建模。（最令人头大的是弹翼部分的干扰阻力计算）然后，小火箭计算了红石导弹的弹道。
WGS-84大地模型，考虑地球转动，美国标准大气COESA。
发射地点选在了美国德克萨斯州某地。打了一个红石导弹的最大射程。
放大一些看，基本上是个亚轨道的样子。（注意稠密大气段的弹道）
基本上红石导弹的弹道打出来就是这个样子的了。
摸了一下早期型号的红石导弹的射程，导弹确实命中了目标。保守估计，红石导弹早期型号的有效射程至少有318.282千米。经常提到红石导弹320千米有效射程的说法，经仿真验证，是较为符合的。
弹道最高点为93.721千米处，出现在发射后第207秒。
同时，小火箭打了速度曲线。红石导弹在上升段还是比较猛的，不到40秒的时候超声速，不到60秒的时候Mach2，1分多钟Mach3。
不过，红石弹道导弹的最大速度发生在弹头分离后再入稠密大气的时候，约为Mach5.42。
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