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语宙:苏联载人登月计划始末(上)——夭折的红色阿波罗
关键字: 美苏争霸载人探月工程阿波罗月球轨道科罗廖夫切洛梅蓄势待发
实际上,苏联登月计划中将使用的载人飞船,其最初设计构想在加加林还未载入太空时就已经存在,而且这一切还是要围绕苏联航天事业的奠基人科罗廖夫展开。早在1960年,执掌苏联第一实验设计局(ОКБ-1)的科罗廖夫就与他的老相识,当时任第九设计部主任(隶属于ОКБ-1),被誉为苏联探月之父的火箭设计师米哈伊尔·吉洪拉沃夫(Михаил Тихонравов)一起进行了一次登月计划的概念性研究,即以东方号飞船为基础的东方ZH计划,即以当时的东方号飞船为基础,在地球轨道和多个航天器对接并组成一个复合体,飞向月球(最初这种构想只是为了完成一次奔月行动而非绕月或登月)。
在太空竞赛之初,对于探月以及载人登月,一直存在三种备选模式。
第一种,采用地球轨道交会对接模式,即使用几枚小型火箭将登月组件发射升空,在地球轨道将登月组件(比如轨道舱,登月舱,燃料舱等等)通过交会对接组装起来,再奔向月球。实施登月任务时,飞船整体降落在月球表面。任务完成后再整体返回地球。这种模式被称为“Earth Orbit Rendezvous”
第二种,采用月球轨道交会对接模式,即将用一艘较大的航天器(指令舱)携带一艘登月舱奔向月球,到达绕月轨道后,登月舱脱离母船实施登月,任务完成后登月舱升空与母船对接,然后返回地球。这种模式被称为“Lunar Orbit Rendezvous”
第三种,由火箭装载登月器直接飞向绕月轨道实施软着陆登月,任务完成后直接从月球返回地球。这种模式在美国被称为“Direct ascent”。美国的阿波罗计划就是采用的第二种模式,而科罗廖夫与吉洪拉诺夫则在东方ZH计划上采用了第一种方式。
这种复合体的概念在接下来的几年里被科罗廖夫进一步发展。1962年,以当初的东方ZH为基础,科罗廖夫与吉洪拉沃夫又联合ОКБ-1第三设计部的科雷亚科(Ю. П. Коляко),以设计中的苏联第三代载人飞船联盟号为基础,设计了联盟号复合体方案,即联盟7K-9K-11K(Союз 7К-9К-11К)方案。该飞船分为三个模块,首先是载人模块,可搭载多名航天员,被称为7k;其次是推进模块,由三个推进舱组成,被称为9K。最后是燃料补给模块,即可以载人绕月飞行的飞船,被称为11K。这个构想在之后不久就得到了苏联高层的认可。
联盟7K-9K-11K复合体草图
之后经过进一步研究,联盟7K-9K-11K被修改为联盟A-B-V。该复合体被分为火箭舱段(即联盟B),空间燃料段(即联盟V)和载入舱段(即联盟A)。虽然在当时,整个联盟复合体飞船仅仅是用于绕月飞船,而非直接将航天员送入月球,但这一概念的提出和论证,无疑是在为日后的登月计划打下基础。
根据科罗廖夫等人的构想,联盟号复合体的奔月流程如下:
1、将大约5.7吨重的火箭舱段联盟B(不装载燃料)发射升空,进入预定轨道。
2、将载有三个燃料舱段,大约6.1吨重的联盟V发射升空,并完成与联盟B的轨道对接,由联盟V通过管道向B加注燃料。
3、发射大约6.45吨重的载人舱段联盟A,并与联盟B-V实现轨道对接,之后联盟B点火,飞行月球。
科罗廖夫这样的设计无疑非常有想象力,这其中也能看出齐奥尔科夫斯基在早年对他的影响,但受限于60年代轨道对接技术尚不成熟,相比较后来的阿波罗飞船,这一套理念亦显得过于冗长和复杂,这一套流程下来,需要实施6次发射任务,5次轨道对接。实际上,这一系列动作简直就像是70年代末苏联空间站轨道对接的雏形。
虽然有苏联高层的支持,但科罗廖夫领导的第一试验设计局在设计该型飞船时还是遇到了相当多难以克服的技术瓶颈,无奈之下,1964年科罗廖夫不得不对现有的设计方案进行修改和简化,整合成一个新方案,主要是取消之前的火箭舱段与燃料舱段分开的设计,使用氢燃料,取消轨道舱。重新设计的飞船被命名为联盟7K-L1(Союз 7К-Л1),相比较之前复杂的联盟复合体,虽然依然坚持在轨道组合复合体的基本概念,但联盟7K-L1已经做到了极大的简化。
联盟7K-L1飞船与火箭段
党同伐异
对于此时的科罗廖夫而言,繁重的工作与每况愈下的病体还不是最折磨人的,让他五味杂陈德是,在这登月计划的起步阶段,苏联内部出现了挑战自己权威的竞争者。事实上,在联盟复合体概念被提出之时,苏联不少火箭工程师就对这个方案里复杂的轨道交会动作提出质疑,到了1964年,由火箭设计师弗拉基米尔·切洛梅(Влади́мир Челоме́й)领导的第52试验设计局(ОКБ-52)设计了一套全新方案LK-1,之后又进一步将其改进为LK-700根据这套方案,无需在地球轨道进行复杂的模块轨道交会对接,只需一枚推进火箭就将载人飞船直接送入绕地轨道,然后实现登月。这套方案实际上是参照上文所提到的第三种模式,显然,相比于科罗廖夫复杂的地球轨道交会对接方案要更加简洁。
眼看着自己的权威被别人所挑战,再怎么说都不是一件让人顺心的事情。虽然科罗廖夫凭借其多年积攒的人脉和威望,使苏联高层依然支持他的这套复合体方案,但切洛梅的设计显然还是让不少人动了心,而新型运载火箭N-1的研制工作又极大牵制了科罗廖夫的精力,最后,切洛梅的LK-1获得高层批准开始研制,与联盟复合体方案进行竞争。而在此之后,原本坚持采用地球轨道交会对接模式的科罗廖夫也不得不对现实妥协,对现有的联盟A-B-V进行大改,形成后来与之前的A-B-V方案并行的联盟7K-LOK。
LK-700等比例模型进行试验时拍摄的照片
特别是,切洛梅为了与科罗廖夫进行竞争,在整个苏联登月计划里不仅仅怀揣LK-1这么一件作品参赛,与科罗廖夫一样作为火箭设计师的他,为LK-1以及后来的LK-700专门打造了一款新型运载火箭UR-500与其发展型UR-700,一如科罗廖夫将联盟复合体搭配R-7改进型(后来改用N-1)运载火箭一样,而UR-500火箭另一个名字,就是时至今日都大名鼎鼎的 “质子”(Прото́н)号运载火箭,在苏联航天界,科罗廖夫正遭遇着全方位的挑战。
况且,科罗廖夫遇到不仅仅是一个切洛梅,事实上,在使用哪种运载火箭实现登月这一重大问题上,苏联高层一直无法决断。在60年代的头5年时间里,居然出现了三种备选方案,除了科罗廖夫正在苦心研制的N-1运载火箭,和切洛梅推出的UR-700运载火箭外,还有火箭设计师米哈伊尔·扬格利(Михаил Янгель)领导的第586试验设计局(ОКБ-586)所设计的R-56型运载火箭。而相形之下,此时的美国早已为为自己的阿波罗计划选定了布劳恩设计的土星系列超重型运载火箭,苏联正在逐渐被美国所反超。
60年代初,科罗廖夫(左)切洛梅(中)和扬格利(右)为了竞争苏联登月计划而展开激烈竞争
作为苏联登月计划备选火箭的N-1,UR-700,R-56运载火箭与美国土星5号运载火箭
火箭之争,兄弟阋墙
这场同室操戈般的火箭竞争源于1959年的一次特别会议。
1959年12月,苏联总设计师委员会(Совет главных конструкторов)联合苏联科学院部分专家以及部分军政代表在莫斯科召开研讨会,会议主题就是讨论苏联新一代运载火箭。需要指出的是,这个总设计师委员会成立于1946年,成立的目的是汇集苏联导弹方面的高精尖人才,确保当时在研的多个苏联弹道导弹项目能够顺利完成。从成立之初这个委员会的主席就是科罗廖夫。不过到了50年代末,随着美苏间太空争霸愈演愈烈,这个委员会开始越来越多的将精力转移到新型运载火箭的调研与评估上。
1954年时的苏联总设计师委员会成员合影,左起第二位是格鲁什科,第三位是科罗廖夫
在会上,科罗廖法高调的提出自己的R-7改进型以及N-1火箭方案,而与这位大佬针锋相对,与会的切洛梅和扬格利也都提出自己的设想与方案。切洛梅提出了全新的通用型运载火箭的方案,这套方案就是后来的质子型火箭以及UR-700的雏形。而扬格利则根据自己设计的苏联第一款实用性洲际导弹R-16为基础提出了全新的R-26型火箭。
- 原标题:苏联载人登月计划始末(上):夭折的红色阿波罗 本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑:武守哲
- 最后更新: 2018-07-22 10:40:44
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