网友们都知道,航天测量船是一个国家科技发展水平和综合国力的象征。上世纪70年代,我国为发展洲际弹道导弹,自行设计建造了第一代远洋综合测量船“远望1号”和“远望2号”,由于两船品质卓越,一度成为我国航天事业的象征。经过几十年的海洋磨砺,这两艘船已退出了现役。那么,这两艘船又有怎样的前世今生呢?
一、历史背景
提起上世纪的国防科技成就,弹道导弹无疑是最杰出的佼佼者。二战后,美苏两国利用从德国获得的V2型火箭实物和技术资料,制定了庞大的弹道导弹发展规划,各种短程、中程、远程乃至射程上万公里的洲际弹道导弹相继问世服役。到20世纪60年代,弹道导弹尤其是洲际弹道导弹已成为美苏军事政治博弈中最有分量的筹码。
提起洲际弹道导弹,就不可避免的要提到航天测量船,这是因为洲际弹道导弹拥有上万公里的射程,全射程试验往往要飞出本国领土,为了获取必要的数据,确定试验成果,每次发射试验都要追踪观察整个发射过程,而要做到这一点,仅仅依靠设在岸上的固定测控站是不行的,往往需要在国土以外建立的测控站,而地球表面约70%的面积为海洋,需要在海洋上对洲际导弹等航天器进行跟踪测量,航天测量船就此应运而生,并逐渐成为不可或缺的重要组成部分。
苏联航天测量船“尤里.加加林”号法国“蒙日”号航天测量船上世纪60年代初,美国建造了第一代远洋测量船“阿诺德将军”号和“范登堡将军”号,苏联也建成了“科罗廖夫”号和“尤里.加加林”号。
我国弹道导弹发展起步于上世纪50年代后期,最初是参照苏联提供的P2型导弹技术,仿制成功东风1号陆基近程弹道导弹。此后,我国逐步完成了东风2号中近程、东风3号中程和东风4号中远程三种陆基弹道导弹的研制工作。年,我国在成功爆炸原子弹后,决心研制射程上万公里的洲际弹道导弹。年3月,这一计划得到批准,这种导弹就是“东风5号”。
阅兵式上的东风5号洲际弹道导弹东风5号能否成功研制,直接决定着我国能否实现远程洲际核打击能力。但此时我国也面临着国外试验洲际弹道导弹时所遇到的问题,那就是东风5号射程远远超过我国领土范围,不能再像过去试验短程、中程弹道导弹那样,以西北罗布泊等戈壁荒漠为目标,而必须向远离国土的远海发射,这就对建造远洋测量船提出了要求。
年8月,在周恩来总理主持的中央专委第13、14次会议上,首次提出“研制中国自己的航天远洋测量船”,并决定由国防科委组织有关部门研究提出发展规划,这是我国建造远洋测量船的最早动因。这里提到的“中央专委”,是年11月3日毛泽东主席批准成立中央15人专门委员会,主要任务是加强对原子弹、氢弹等国防尖端武器装备的领导。
年9月,来自全国各地的船舶专家聚集在北京双桥,召开了一场绝密会议。这次会议后来被称为“三船”论证。所谓“三船”,指的是破冰型南极考察船、远程火箭跟踪测量船和卫星跟踪测量船。会议论证的主要内容是“三船”的设计、建造方案和可行性等问题。
年7月18日,在国防科委组织的会议上,除决定将火箭测量船和卫星测量船合型为“远洋综合测量船”,共建造两艘,南极考察船暂不上马外,还决定设计建造由综合测量船、打捞救生船、科学调查船、油水补给船等,建立远洋综合测量船队,后来以其会议召开时间,被称为“工程”。
年12月15日,在人民大会堂新疆厅召开专委会议,宣布成立“工程领导小组”,由中央专委直接领导,具体负责工程研制的全部组织和协调工作。所谓“工程”,是指由5个型号共12艘船组成的远洋测量船队,包括两艘航天测量船,1艘远洋调查船,3艘打捞救生船,3艘援救拖船,3艘油水补给船,今天我们要说的是其中的“远洋综合测量船”。
年,中央专委确定由上海研究所、江南造船厂等单位负责工程设计工作,江南造船厂、东方红造船厂(即中华造船厂)承担工程5型12艘船中的4型9艘船的建造任务,包括后来大名鼎鼎的“远望1”号、“远望2”号,这两艘船均由江南造船厂承建。经过设计、施工单位的一致努力,年12月两船完成建造,交付中国卫星海上测控部正式服役,这就是我国第一代综合性航天远洋测量船。两船的成功建造,不仅实现了我国航天测量网从陆地到海洋的历史性跨越,也使我国成为继美、苏、法之后第4个拥有航天测量船的国家。
二、研制进程
为确保测量船施工顺利进行,江南造船厂从各方面都做了充分准备,早在年该厂就组织30余人参加了“三结合”设计组,开展初步设计工作。后又有60余人参加了测量船的施工设计。年9月,两艘测量船开始投料开工,年2~3月份先后上船台开始建造。由于准备充分,开工仅半年多,主体结构就完成雏形。
工程技术人员在测量船施工现场在建造过程中,该厂还成立了会战指挥部,负责协调指挥生产。为确保建造质量,除全部工序须经施工者自检外,还专门编制了验收项目,从船台安装到系泊试验阶段,船、机电专检项目就有项,使用部门检验项目有项,航行试验项目全部须经专检和使用部门检查认可。例如为保证船舶焊接质量,不仅对焊工进行了专门考核,并以船用超声波探伤,拍片张,焊接合格率达到97.38%(评定焊接合格率标准为95%)。年8月、10月,两船先后建成下水。
即将下水的测量船远望2号船下水仪式,岸边站满了群众年,远望1号、2号进入试航阶段。由于试航科目繁多,从主机齿轮箱的磨合试验到解决齿轮的点蚀,从处理过饱和蒸汽温度超高到主锅炉管壁降温的处理,从常规舰船性能试验到各种专用测量设备的扩大试验,从测量设备的单机试验到分系统的联试,从全船的总联试验到海上飞机校飞等,试验工作进行了将近一年。
处于试航阶段的远望2号年12月底顺利交船,建造总周期为3年零3个月。据统计,参与两船设计、建造、试航、交工的有来自全国十几个部委、24个省市的个单位,几十万人。年测量船获国家科技进步特等奖。
正式服役后的远望1号在这里我们简单说一下两船的命名。年12月25日,周恩来总理主持召开中央专委会议,专门研究了两船船名问题,最初决定一艘命名为“北海”号,另一艘命名为“东海”号,但后来发现拟采用的船名与中国远洋运输公司的船重名,必须重新命名。后来海军专家建议用“大西洋”号和“太平洋”号,以表明中华民族建立强大海军的决心,但这一建议没有被采纳。时任国防科委副主任的钱学森提出借用毛泽东诗词,命名为“五洋”号和“九天”号,代表中华民族可上天揽月,测控导弹卫星、飞船;可下五洋捉鳖,跟踪海底潜艇发射的潜地导弹。按说该名字寓意已非常深刻,但仍未被采纳。后来,时任国防科工委主任张爱萍建议使用毛主席手书叶剑英元帅的一首诗命名。原来,年8月叶剑英元帅在大连棒槌岛开会期间,写了一首《七律·望远》,内容是“忧患元元忆逝翁,红旗飘渺没遥空。昏鸦三匝迷枯树,回雁兼程溯旧踪。赤道雕弓能射虎,椰林匕首敢屠龙。景升父子皆豚犬,旋转还凭革命功。”叶剑英将诗作送给毛主席,请主席斧正。毛主席看后大为赞赏,且挥笔将题目由“望远”改为“远望”,其他一字未动,并推荐到《光明日报》副刊发表。后来,叶帅将此诗收入诗集,并将之命名为《远望集》。据记载,当时张爱萍将军问大家:能不能叫“远望”,这个含义很好,而且可以“远望1、2、3、4、5、6……”一直延续下去,得到大家赞同,并很快得到中央批准。年9月,两艘测量船正式命名为“远望1号”“远望2号”。
三、总体性能
由于设备庞杂,美苏两国早期的测量船,都是利用旧船改装,功能单一,测量船就专搞测量、通信船就专搞通信、气象船就专搞气象等,运作起来协调难度很大。上世纪60年代,得益于技术进步,才出现了综合测量船。所谓“综合”,简单讲就是把必要的设备集中安装在一条船上,一艘船顶几艘船用,但这种船设计、建造难度很大。我国坚持高起点,一开始就将目光瞄准在综合测量船上。
一是设计特点。据记载,远望1号、2号两船系同型船,船长米,型宽22.6米,高37.2米,满载吃水8.87米,满载排水量吨,最大航速20节,续航力天。两船采用厚度较大的碳素钢建造,船体结构采用多层连续甲板,从船底至船顶高达9层,在陆地上相当于14层楼,全船有工作舱室个,船上各种天线林立,船尾部设有直升机起降平台,但未设置机库。从整体看,远望1号、2号线形优美,功能完善,体现了当时我国造船工业水平。
船尾直升机起降平台远望1号、2号除了“大”之外,船体结构也非常复杂,不仅要满足0余台套电子设备的特殊要求,还要满足多台套动力、电站、冷藏空调、甲板机械的运行要求,同时还要满足船上多人的工作生活要求等,舱室设置需要做很多协调工作,解决很多问题,但后来的实际情况证明,这些问题都得了很好的解决。
噪音很小。远望1号、2号作为大型专用船只,船上设施设备众多,但该船整体噪音却不大。据史料记载,两船机舱噪声90~80分贝,主机集控室72分贝,其它舱室小于60分贝者占80%,60~65分贝者占12%,略大于65分贝者仅3%。为了降噪,该船在设计上采取了很多措施,例如考虑带该船噪音主要来自机舱,该船不仅采用噪音较低的蒸汽轮机动力系统,而且将机炉舱设置在船的中后部,测量设备设置在船体中部和中前部,相距很远,其间还采用二道门隔离及结构上复以泡沫塑料等绝缘材料,以抑制噪声传播。
头顶几口“大锅”是测量船的显著特征稳性优秀。远望1号、2号装载大量电子设备,甲板上安装了54副天线,其中最大的雷达天线直径9米,重约90吨。为确保航行作业时船体的稳定性,两船采用了高度精密卫星导航、惯性导航、天文定位和船体升沉仪等联合系统。此外,还有主动舵、艏转向装置及自动操舵联合系统,以及大型舭龙骨与两对大型减摇鳍等。综合运用可把十几度的摇摆减少到5度,同时通过在雷达基座上安装相关设备,进而把5度的摇摆减少到1度,再在天线上安装相关设备,更是把1度的摇摆减少到几秒,使船在6级海浪下达到了陆地标准,可在12级台风中昂首挺立。
船上有大量电子设备,对电磁兼容要求高电磁兼容。远望1号、2号上装载有大量电子设备,这些设备工作频段广(超长波至微波),发射功率大(最大发射功率达千瓦),相互间容易产生电磁干扰,国外同类船只在建造中也遇到了这些问题。研究所从方案设计入手,在天线布局上下功夫,按波长不同将全船划分5个区域布置,工厂按所的原则工艺,接地、屏蔽和滤波,改善了电磁兼容。在这方面,远望1号、2号优于苏联测量船“尤里.加加林”号。
二是设备性能。作为我国第一代远洋测量船,远望1号、2号集当时我国科学技术发展最新成果之大成,有“海上科学城”之誉。据记载,船上装备了船舶、导航定位、测量控制、通信、气象、打捞救生等六大系统,具有雷达、光学测量,微波、超短波综合遥测,实时数据处理、参数显示,远距离通信、数据传输,气象预测预报等多种功能,主要技术性能接近苏美上世纪70年代水平,服役后又根据需要几经改装,始终保持较高的技术水平。在这里,我们依据有关史料,对该船主要功能做一介绍:
船上人员在紧张工作跟踪测量。船上装备有单脉冲精密测量雷达、激光电影经纬仪、双频测速设备、综合遥测设备等测量设备,以及由测量设备和计算机系统组成的测量控制系统,能够以较高的概率解决海上跟踪测量的捕获引导问题。例如该船上的测量系统有一个巨大的抛物面天线,能连续跟踪飞行中的火箭、卫星、飞船;遥测系统也有巨大的抛物面天线,可接收飞船发出的数据信息,并能转发给发射控制中心;VHF语音通信系统,用于飞船与地面控制中心的话音通信;数据处理系统用于对各系统测得的数据进行综合处理,传送到发射控制中心。简单的讲,船上装备的多种精密测量系统,可在预定海域,对进入其测量弧段的导弹、卫星、飞船进行跟踪遥测,并能精确的测定着落点,以便及时回收卫星、飞船。
导航定位。船上采用三种定位手段,即惯性导航系统、卫星导航设备、天文经纬仪,组成综合导航定位系统,使测量船的定位精度达到米级。
通信系统。船上的通信是全天候的,设置有数传、移频和移相、电报、电传、保密电话以及原子频率标准钟的时间统一分系统等;通信手段有短波通信、超长波通信、超短波通信、中继通信和卫星通信等,保证了数据和信息快速传输准确无误。
气象预测。船上装有气象雷达、探空仪、氦气球高空施放装置、卫星云图接收设备,能及时提供本船船位海上高空气象参数、水文调查及灾害性气象预报。
打捞救生。船上装备有打捞救生快艇、液压折臂式起重机、直升机及其起降平台、指挥塔及相应的导航通信设备,具有打捞数据舱和营救宇航员的能力。
在此尤其需要提到的是,远望1号、2号装载的各种设备达数千台,如果将这些设备摊开,将占用几平方公里的面积,将如此之多的设备塞进一艘两万吨级轮船内,并按照分工发挥作用,必须有一台精密计算机充当关键“大脑”。这个“大脑”就是国防科大研制的-3/4型百万次双机复合计算机系统,这是我国当时最先进的计算机,该机与船上雷达、双频、遥测等百余台设备互联一体,使“大脑”能灵活指挥“躯干”干好自己的活儿。
由于远望1号、2号装载的电子设备多,耗电量自然很大,为满足这些用电大户的消耗,船上电力系统也很强大,在当时可满足30万人口城市的日常用电。
四是动力系统。年,上海交通大学等单位为配合远洋测量船队5种船型的研制,进行了主、辅船性能和结构的试验研究,其中测量船由于装备了很多最新的精密电子与光学设备,要求船舶振动小、噪音低。虽然当时船用柴油机已十分成熟,但柴油机运行存在振动大、噪音大等不足,不符合条件,而当时我国能够满足这项使用条件的船用动力系统,只有蒸汽轮机动力系统,这是因为蒸汽轮机采用高参数工质和高转速工作转子的连续工作过程,不仅功率大,而且有运转稳定、噪音小、振动小、工作可靠性好、寿命长等一系列优点,并且可用劣质燃料油,如远望1号、2号都以重油为燃料,再加上使用5叶螺旋桨,可满足振动特小的要求。
据查阅资料,远望1号、2号动力装置分别由两台主锅炉,一台主蒸汽轮机和5台副蒸汽轮发电机组成。
主锅炉采用两台32吨/时D型高压水管锅炉,这种锅炉系立式水管单烟道双锅筒自然循环燃油锅炉,在国内首次采用外回油喷油器,保证了锅炉93%的效率。据记载,该锅炉过热蒸汽出口压力为5.2兆帕,温度为℃,给水系统、过热汽温度和燃烧系统采用全自动调节,这在当时是很先进的。该锅炉体积较为庞大,高达12米,长宽各7米,总重吨,由研究所和上海锅炉厂联合设计、上海锅炉厂制造。
主机为1台蒸汽轮机,总功率0kW,另有5台功率各kW的副汽轮发电机组。主蒸汽轮机系根据此前随“跃进”号和“红旗”号万吨货轮从苏联引进的蒸汽轮机改进而来,引进时该机总功率kW,后经上海汽轮机厂改进挖潜,提高了功率。该机于年9月宣告研制成功。
对锅炉和蒸汽轮机匀采用集中控制远望1号、2号锅炉和蒸汽轮机匀采用集中控制,主机启动、停车、换向、变速,以及主锅炉和其他辅机均在主机集控室监视,并通过微处理机对全部热工参数监视报警、彩色屏幕显示、自动打印,这套系统在当时我国蒸汽轮机船上还是首次使用,达到了上世纪70年代初船舶轮机自动化国际先进水平。
五是驻泊基地。年4月,叶剑英受周恩来委托,召开中央军委会议听取工程进展情况汇报会,初步确定将测量船基地设在江苏汤阴。年,测量船队基地在一片滩涂上开始了近3年的施工兴建。
江阴是长江下游最窄的地方,流急水深,是天然良港,测量船的基地就位于江阴小黄山脚下。笔者此前从一个资料中了解到,考虑两艘测量船的重要性,基地选址颇费周章,既要考虑到两船均在上海建造,为维护方便不能距离上海太远,同时还要考虑到当时复杂的国际环境。后来,还是时任南京军区司令员的许世友一锤定音:就在汤阴吧,战争打起来后,我派战斗机部队掩护你们撤入长江。
四、服役简介
远望1号、2号服役不久,就迎来了中国第一次远程运载火箭发射试验。
年7月,国防科委决定进行洲际导弹全程飞行试验,试验代号“”。同年10月5日,东风5号02批第一枚遥测弹,在酒泉试验基地进行了低弹道飞行试验,获得成功。
年12月,中共十一届三中全会召开,中国迈进了改革开放的新时期。根据形势发展变化,邓小平提出:“武器装备建设要缩短战线、突出重点;武器更新的方针是少而精、量不求大,要有吓人的力量。”决定把洲际导弹、潜地导弹和卫星通信的研制试验作为这一时期的战略目标。
年5月9日,新华社发布的一则公告引起了全世界的