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前蘇聯登月為何折戟沉沙

(2007-11-28 14:46:56) 下一個
前蘇聯登月為何折戟沉沙
轉自 網易,11-28-2007

載人登月是整個探月活動的最高峰,之前所有的準備似乎都是登月前的熱身。在這場最高級別的競爭中,美國人贏了——阿波羅的壯舉成就了人類踏上地外星球的“一大步”。



但是,為什麽率先實現載人登月的是美國,而不是當時已在無人探月技術上拔得頭籌的蘇聯呢?長期以來,蘇聯載人登月成為深深埋藏在人們的心中的不解之謎。 

蘇聯多年來一直否認執行過載人月球探測計劃,美國等西方國家曾在20世紀60年代動用了包括衛星在內的各種偵察手段和情報專家,對蘇聯的航天活動進行跟蹤分析,但一直沒有得到蘇聯載人探月的確鑿證據。1986年,在莫斯科舉辦的一次國際圖書交易會上,有一本名為《宇宙技術》的書擺在百科全書的架子上,封麵上巨大的美國土星-5號運載火箭旁邊,炫耀著不為人知的、同樣巨大的蘇聯月球火箭,這就是蘇聯人秘密研製的N-1火箭。它的亮相氣暈了美國的情報部門——對如此重要的情報竟然毫無察覺。後來,隨著1989年蘇聯的解體,俄羅斯逐漸公開了當年的秘密檔案,揭開了蘇聯載人探月的神秘麵紗。

原來,最早提出載人月球探測的並不是美國總統肯尼迪,而是蘇聯一批著名的航天科學家和設計師。早在20世紀50年代末,蘇聯的幾家設計局就向蘇聯領導層遞交了短期、中期和長期航天計劃,60年代,蘇聯不但實施了載人繞月飛行計劃,而且還開展了載人登月計劃。

 

蘇聯的載人繞月計劃始於1964年8月,終於1969年,先後進行了12次“探測器號”無人試驗月球飛船的發射,其中5次飛臨月球,但飛船中的乘客隻是烏龜、大麥等小動物和植物。1968年12月美國“阿波羅8號”率先完成曆史性的載人繞月飛行後,蘇聯繞月飛船還沒來得及載人,就過早夭折了。蘇聯的載人登月計劃同樣始於1964年,在8年的實施過程中進行了4次登月運載火箭的試射,其中的一次攜帶了模擬的登月飛船,但全部4次發射都以火箭墜落和爆炸告終,載人登月飛行最終魂斷拜科努爾發射場。

從近期俄羅斯解密的資料中得知,1964年夏,當美國“阿波羅”載人登月計劃已取得一係列實質性進展時,在科羅廖夫的推動下,蘇聯開始重新審視自己的航天計劃。1964年8月3日,蘇共中央委員會和蘇聯部長會議共同通過了《關於研究月球及外層空間工作》的655-268號決議,正式出台載人月球計劃,提出同時實施載人繞月與載人登月兩套探測計劃,並將1967年~1968年確定為蘇聯航天員飛往月球的最後時間,蘇聯領導人赫魯曉夫要求在1967年10月實現航天員繞月飛行,以此來慶祝蘇聯十月革命50周年。蘇聯的載人繞月計劃從1964年啟動,各種方案爭論不休,直到1966年才最後確定:采用繞月飛船和增加了上麵級的質子號火箭實現載人繞月,這就是“L-1繞月飛船/質子號火箭”方案。該方案的基本任務是在1967年將一名蘇聯航天員送入繞月飛行的大橢圓軌道,航天員駕駛飛船經過7天往返路程,在繞過月球後直接返回地球。繞月飛船與後來經常使用的聯盟號飛船相差無幾,由返回艙、推進和儀器艙、太陽電池帆板等幾大部分組成。蘇聯在研製繞月飛船時,已經成功完成了東方號、上升號飛船的載人飛行任務,而且諸如飛船編隊飛行技術、航天員太空行走技術、飛船返回技術等難關均告攻克。而在蘇聯製定的載人繞月技術方案中,似乎沒有更多的不可克服的困難了。 

事實遠非如此,在地球軌道飛行和奔月飛行並不是一回事,就拿返回技術來講,難度要大得多。蘇聯先後發射了十餘艘無人飛船,反複試驗采用跳躍式再入大氣層的方案。所謂跳躍式再入大氣層,有點類似打水漂,當石子以很小的角度入水時,快速飛向水中的石子會被水彈出水麵,然後再落入水中,“蹦”過幾次的石子比直接投入水中的石子速度要低,下沉動作緩和。如果把大氣層比作水麵,返回艙就是石子。當返回艙以較小的再入角度進入地球稠密的大氣層時,會被大氣層“彈”回到太空,在太空飛行一段後,再次進入大氣層。這種跳躍式再入,可利用大氣層反彈提供的升力對返回艙進行減速,有利於減小過載並調整著陸點。然而尖端技術並不能一蹴而就,科學家緊趕慢趕仍未能在慶祝十月革命50周年前將航天員送往月球。1968年9月、11月蘇聯發射的“探測器號-5”和“探測器號-6”雖然返回了地麵,但是一個沒有“漂”起來,返回艙“跳冰棍”似的直落入海,過載達到10~16g,如果載有航天員,航天員必死無疑。另一個“漂”起來了,也回到地麵了,但返回艙出現致命的漏氣釋壓,如果載有航天員,航天員也必死無疑。直到1969年8月,“探測器號-7”才取得了圓滿成功。

“探測器-7號”的成功,標誌著蘇聯擁有了載人繞月飛行的能力。可惜時間不饒人,美國“阿波羅8號”搶先蘇聯在1968年12月率先完成了載人繞月飛行,得到了這個項目的金牌。於是,本來就是為爭奪政治金牌而開展的這場競賽已經沒有繼續的必要了,蘇聯政府最終決定停止載人繞月計劃。蘇聯的載人登月計劃與載人繞月計劃幾乎同時開展。1964年夏天,蘇聯確定用4年時間讓航天員踏上月球,蘇聯的登月方案有三種: 

第一種是直接登月,就是用火箭直接把登月飛船發射到月球表麵,航天員完成月球考察任務後直接從月球返回地球。直接登月方式需要研製巨型運載火箭,為此著名的切洛梅設計局曾設計了起飛推力達6000噸的UR-700巨型火箭,它的運載能力是美國土星-5火箭的5倍,堪稱火箭中的“巨無霸”,然而政府最終否定了這個方案。 

第二種是地球軌道組裝方案。科羅廖夫最初的設計是分三次將登月飛船、奔月 窗體頂端 窗體底端火箭助推器、推進劑貯箱等部件送到低地球軌道,然後在軌道上將它們對接在一起,隨後2~3名航天員駕駛“聯盟號”飛船進入太空,並轉移到登月飛船中,最終在軌道上形成一個龐大的載人登月裝置。這個裝置從低地球軌道上點火發射,抵達月球後直接降落在月球表麵,航天員完成月球考察後直接返回地球。按科羅廖夫的設想,在發射載人登月飛船前,先向預定著陸點發射無人自動月球車,然後發出信號,引導飛船直接著陸。不過,當時蘇聯還未全麵掌握交會對接技術,這一方案最終也被否決。

第三種是月球軌道交會方案。它的發射過程是,用N-1運載火箭將載有兩名航天員的飛船與登月艙發射到月球軌道,在月球軌道上一名航天員進入登月艙,然後登月艙與母船分離,並降落在月球上,而母船繼續環繞月球飛行,等待登月艙返回。登月航天員完成出艙考察後,返回登月艙,駕駛登月艙飛離月球並返回月球軌道,隨後與繞月飛船對接,登月航天員返回到飛船中,兩名航天員會合後啟動飛船的主發動機返回地球;在接近地球時航天員進入飛船的返回艙,然後返回艙與飛船分離,穿過大氣層,在地球上軟著陸。這種方案與美國阿波羅計劃的登月方案有許多相同之處。

1966年9月,蘇共中央和部長會議最後批準了月球軌道交會方案。隨後,蘇聯為它們的載人登月之行研製了巨大的飛船,它由三個部分組成,其一是環月飛行的載人飛船(母船),蘇聯將它命名為聯盟-LOK;其二是可載一名航天員在月球著陸的登月艙,稱為LK登月艙;其三是主要用來“刹車”的D級火箭助推器。由這三個部分及救生逃逸塔組成的裝置被稱作L3複合體,它由N-1火箭送往月球。所以蘇聯給他們的載人登月計劃起的代號是N1-L3。 

聯盟-LOK登月飛船是從著名的聯盟飛船衍生出來的航天器,由對接機構、球形軌道艙、鍾形返回艙和設備艙組成,長近10米,重約9.8噸,2名航天員在7天往返月球的旅途中都呆在這艘飛船中,並最終由飛船返回艙將航天員送回地麵。

LK登月艙是攜帶航天員最終降落在月球上的裝置,總重5.56噸,高5.2米,艙內空間約5.0立方米,隻可乘一名航天員。登月艙由四個部分組成,其一是充有0.74個大氣壓空氣的半球形密封艙,它是航天員駕駛登月艙降落和飛離月球時停留的地方,艙內有自動著陸、飛行控製、溫度控製、電視攝像機等設備。其二是E級液體火箭,它既是著陸時用於減速的製動火箭,又是航天員返回月球軌道的上升火箭,著陸前它還提供“盤旋”能力,使登月艙可進行橫向機動,以免落入隕石坑。其三是著陸設備,包括由4隻“腳”構成的緩衝著陸架、雷達高度表、化學電源等設備,它不僅起著陸緩衝作用,還為航天員月麵活動提供電源,並用作登月艙從月球起飛的發射平台,最後它將永遠留在月球上。其四是姿態控製係統和名為“接觸”的對接係統,姿態控製係統依靠多台小發動機控製飛行方向和姿態;對接係統保證登月艙離開月球後,在月球軌道上與環繞月球飛行的飛船進行剛性連接,登月艙與飛船之間沒有航天員通過的通道,航天員經過開放的太空從登月艙進入飛船。

N-1運載火箭,是火箭總設計師科羅廖夫在極端保密的情況下為載人登月計劃設計的巨型火箭,很長一段時間裏蘇聯沒有向外界透露過任何有關它的信息。盡管美國的間諜衛星拍到了它的巨大身影,但是蘇聯保持了最大限度的沉默。N-1火箭可以說是科羅廖夫“最後的愛”,他的理想是不僅要征服地球周圍的空間,還要飛向其他行星。它是個龐然大物,高113米,底部直徑達到了17米,起飛重量2800噸,能將95噸重的載荷送到低地球軌道。至今,人類製造的任何火箭的尺寸都無法與這位鋼鐵巨人相比。N-1火箭共有5級,前三級可以將登月飛船送到低地球軌道,第四級將飛船送入奔月軌道,第五級,也稱作D級,它首先在飛往月球的長途旅行中提供調整飛行方向的動力;其次在接近月球時作為反推火箭起“刹車”作用,使飛船/登月艙進入月球赤道橢圓軌道;在隨後的著陸過程中,它將隨登月艙一同與飛船分離,並繼續工作以減低登月艙的下降速度;最終,在離月球表麵4千米時被拋掉,落在登月艙著陸點附近。 

1966年,總設計師科羅廖夫不幸去世,使N-1運載 窗體頂端 窗體底端火箭的研製雪上加霜。1969年2月21日,火箭首次升空,在發射後第66秒時,火箭在12000米的高空炸毀。4個半月後,進行了第二次發射,令人沮喪的是,火箭點火才6秒,一台主發動機的液氧渦輪爆裂,火箭底部立刻燃起大火,一時間液氧奔流,碎片灑落,一係列爆炸震撼了發射台,接著巨大的火箭開始傾斜,隨之而來的爆炸徹底毀壞了發射設施,甚至500米開外的另一個發射台也造成嚴重損壞。經過兩年準備,1971年6月,蘇聯攜帶模擬飛船的火箭在發射51秒時出現了無法控製的滾動,火箭上的計算機關閉了發動機,火箭墜毀在地麵。在1972年11月的試飛中,火箭第一級基本正常,但在高空突然出現不曾預料的振動,推進劑管路隨後破裂,地麵安全人員在火箭已經爬升到4萬米時啟動了自爆裝置,炸毀了火箭。這4次事故對蘇聯載人登月計劃是災難性的沉重打擊。

1966年1月13日,科羅廖夫因結腸腫瘤入院手術,由當時的衛生部長親自做手術。但手術中發現了一個更嚴重的腫瘤,造成動脈破裂大出血,緊急搶救未果。1月4日,科羅廖夫去世。1月16日,他被埋葬在克裏姆林宮牆內。N-1火箭慘遭失敗後,接替科羅廖夫任登月計劃總設計師的米申不斷受到指責,1974年蘇聯領導人勃列日涅夫解除了米申總設計師的職務,任命格魯什柯接替米申的職務,格魯什柯上台後迅速終止N-1火箭計劃,兩年後下令銷毀剩餘兩枚N-1火箭的所有硬件設備,唯一幸免的是NK-33液氧/煤油發動機,後來的試驗證明這是一種高可靠性發動機,20世紀90年代俄羅斯將剩餘的多台發動機賣給了美國,用來製造名為K-1的二級重複使用運載器。

隨著N-1火箭黯然出局,蘇聯載人登月的大戲無可奈何地落下了帷幕。 

事實上,整個20世紀60年代中後期,蘇聯都在全力以赴地為載人登月做準備,除了研製登月飛船和登月艙之外,他們還用“聯盟號”飛船試驗航天器的交會和對接技術;研製了“隼”式登月宇航服,建造了足夠大的月球飛船摸擬樣機,對航天員進行各種測試試驗和理論分析;還建造了模擬月球表麵的綜合試驗環境,在布滿了取自亞美尼亞的火山岩的地方,進行登陸月球的模擬試驗。與此同時,蘇聯還開始訓練登月航天員,在1966~1968年間,至少有18位航天員接受了月球探測任務的訓練。其中有阿列克謝列昂諾夫、巴維爾波波維奇、瓦列裏別科夫斯基、奧列格馬卡羅夫、В.庫巴索夫等。1968年3月,有兩名航天員在地麵模擬登月艙裏與飛行控製中心進行了無線電通話,而正在太空飛行的無人月球飛船“探測器-4”,作為中繼轉發站,三者進行了地-月間模擬無線電通信演練。 

當時,美國航天專家捕獲了蘇聯的無線電波信號,他們以為蘇聯人已啟程去月球了,因此有點驚慌失措。但仔細分析跟蹤的信號區域,他們發現這些無線電通信不過是從地麵上傳出的,這才放下心來。 

蘇聯的航天員們差不多做了兩年多的飛行準備,當他們認為已經準備好的時候,登月計劃卻被取消了。到底出了什麽事?眾所周知,美國人已經在1969年登上了月球。
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