出師未捷身先死–前蘇聯登月失敗揭密

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【大紀元3月6日電】二十世紀六、七十年代,在美蘇的太空爭霸競賽中,雖然,從表面看來,前蘇聯似乎不曾有過什么載人登月計划,也從未見官方新聞媒介的任何有關報導。但事實上,該計划确實存在過。只是由于技術上的原因,它屢遭挫折,步履維艱,又因政治上的考慮,它被放棄,中途夭折,落得個出師未捷身先死的結局,成為前蘇聯航天專家心頭永難釋然的痛。登月成功的美國“阿波羅-11”號宇航員在月球上。

  (一)“月球飛船-1”計划。

  新浪科技編譯報道,該計划是由弗.尼.契洛梅推出的。契洛梅院士在第二次世界大戰期間曾專攻過脈衝噴气發動机及使用脈衝噴气發動机的自動航天器。1944年他曾擔任前蘇聯第一個火箭工厂的主設計師,1959年又擔任了航空工業界的“總設計師”。從1961年起,他先后從事了新型運載火箭——“質子”號的研制和“SS-9”導彈的設計。

  1964年8月3日,契洛梅簽署了“月球飛船-1”計划的初步設計方案。該方案中,采用“質子”號三級火箭發射載人繞月飛船。飛船只載1名航天員。在“質子”號三級火箭的頂部裝有一個儀器艙,艙內裝有飛行推進系統及供給載人飛船能量的太陽電池。在儀器艙的上面,裝有下降艙,其外型酷似美國的“雙子星座”號飛船。下降艙上部裝有固体火箭推進裝置。一旦在發射期間及入軌前夕發生故障,該裝置可把載人飛船与火箭分開。

  該計划的研制工作只進行了一年多。在一次由航天設計局主要設計師參加的方案論証會上,契洛梅的方案計划未被采納,而柯洛廖夫提出的“月球-1”方案被通過了。

  (二)“H1-JI3”計划方案

  該計划中擬采用“H1”超重型運載火箭為運載工具。登月飛船采用改裝后的“聯盟”號飛船。參加航天活動的航天員共兩名。

  1960年前蘇聯政府作出了“關于研制大推力運載火箭、衛星、宇宙飛船和開發宇宙空間的決定”。根据這一決定,柯洛廖夫領導的設計局開始了“H1”火箭的研究工作。柯洛廖夫研制“H1”火箭的初衷是想用它來實現向火星發射無人飛行器。美國雄心勃勃的載人登月計划的出台,使前蘇聯領導人產生了用“H1”火箭先把本國的航天員搶在美國之前送上月球的設想。

  “H1”運載火箭采用傳統的推進劑組元—一液氧和煤油。它由3級火箭單元組成。每級有兩個球形儲箱。燃料(煤油)儲箱在氧化劑(液氧)儲箱的上方。第一級上液氧儲箱的直徑為12.9m,燃料箱的直徑為10m,此外還有30台主發動机和4台驅動發動机,在這一級的下部裝有4個穩定器。第二級上液氧儲箱的直徑為8m;燃料箱的直徑為7m,8台發動机的推力為1754kN。第三級上的液氧儲箱直徑5.8m,燃料箱直徑4.7m,裝有4台發動机。各級之間用柵形連接器連接。

  此外,“H1”火箭還有一個助推單元和一個助推制動單元。這兩個單元用以保障飛船繼續飛往月球和使之進入月球軌道。在飛船向月球著陸的過程中,借助于另一個飛船火箭單元實現飛船的進一步減速和進行有航天員參加的机動飛行。

  在“H1”火箭的頂部,裝有一個固体火箭發射逃逸系統。火箭內還裝有一個安全保障系統。該系統控制火箭各級中的每台發動机。如果第一級的4台發動机,或第二級的2台發動机,或第三級的1台發動机發生故障,火箭仍能繼續飛行。

  火箭的性能指標如下:最大有效載荷,98t;火箭總重量(加注燃料后),2788t;火箭長度,103m;火箭最小直徑,17m;飛船長度,43m。

  載人登月計划分三步實現: 無人飛船繞月飛行;載人飛船繞月飛行;航天員月球登陸考察。

  “JI”是俄文單詞“月球”的第一字母。所以整個載人登月計划取名“H1-JI3”計划。

  為實現“H1-JI3”計划,在拜科努爾航天發射中心建造了兩個相似的H1火箭發射台。它們彼此相距500m。發射台底座直徑為30m。中央有一個圓形大坑,內有三條導焰槽。發射台附近有一個高125m的移動勤務塔和兩個高180m的避雷塔。發射台与火箭裝配厂之間鋪設了一條雙軌鐵道。H1火箭先在裝配厂進行水平式裝配后,再運到發射台上豎起。在H1火箭第一級的底部有一個高16m的支撐環,環上有36個爆炸螺栓。

  火箭在發射台上豎起后,要進行几個月的測試檢驗。在發射前一天加注燃料。發射前几小時兩名航天員進入登月飛船。在進行最后一次檢測后,火箭點火升空。靠火箭前3級單元的推力,飛船進入低地軌道。然后再靠助推單元將飛船加速到llkm∕s,使飛船脫离地球軌道飛向月球。在飛船接近月球時,助推制動單元開始工作,使飛船減速并進入月球軌道。不久,一名航天員從艙外轉移到登月艙,登月艙与月球軌道艙分离并向月球降落、著陸。登月艙的著陸裝置是一個有4條腿的緩衝支架。繞月飛行軌道艙是經改裝的“聯盟”號飛船。它帶有一台大功率的發動机。

  “H1-JI3”計划中,航天員擬在月表上停留4個小時。任務完成后,登月艙靠自身發動机离開月球,4條腿的支撐結构被棄留在月表。登月艙進入月球軌道,与月球軌道艙會合、對接,航天員重返軌道艙。此后兩艙分离。兩名航天員一起返回地球。整個登月飛行大約6~8天。

  (三)“H1-JI3”計划的實施情況

  1967年2月,H1火箭的研制工作基本結束,并開始在拜科努爾航天中心裝配。1967年11月25日,火箭的樣箭安裝在1號發射台上。在進行了3周的電气設備測試和地面合練后,樣箭于12月12日運回裝配厂房。

  1968年5月7日,首枚用于飛行的H1火箭安裝在1號發射台上。由于在第一級單元的結构体上發現了裂縫,發射工作只得中止。火箭被運回厂房進行檢修。

  1969年1月中旬,火箭重新被安裝在發射台上并開始發射前的一切准備工作。

  准備工作持續了28天。首次發射預定在2月20日進行。由于當時气候條件惡劣,發射推遲了24小時。2月21日莫斯科時間12時18分7秒,火箭點火升空。當火箭飛离發射塔時,由于控制系統的故障,致使第12號和第24號兩台發動机突然關机。因為其他發動机能夠補償這兩台發動机關机造成的損失,飛行仍能繼續。在點火后25秒鐘,發動机開始減壓。在65~66秒時,發動机又恢复到最大功率,但由于速度比預計的大得多,造成了巨大的震動,一台發動机液氧管破裂,而控制系統又未能及時關机,結果造成火箭起火爆炸。殘骸散落在發射台大約30km處。有效載荷艙在离發射中心20~22km處著陸。

  1969年7月3日莫斯科時間23點18分32秒,第二枚火箭從1號發射台上發射。點火后几秒鐘,當火箭上升到大約200m的高度時,因一台液氧渦輪泵工作失常,造成發動机關机。幸好發射逃逸系統工作良好,火箭的有效載荷艙安全地降落在距發射台1Km的地方。但因火箭倒向發射台爆炸,所以火箭和發射台同時被毀。

  1971年6月27日莫斯科時間2時15分7秒,第三枚H1火箭在首次啟用的2號發射台上發射。在點火8~10秒、高度為250m時,制導系統又出毛病,火箭開始繞縱軸旋轉,造成二三級間的連接支撐結构崩裂。不久,火箭上部的第3級和登月飛船傾倒。在它們倒下的同時,第3級的儲箱爆炸,登月艙和月球軌道艙的儲箱也相繼爆炸,而火箭的第1、2級仍在飛行,几秒鐘后因制導系統失靈,在离發射場20km處爆炸。這次發射失敗后,設計局的工程技術人員對H1火箭的控制系統及制導系統進行了重新設計和重大改進。

  1972年11月23日莫斯科時間9時11分52秒,第4枚H1火箭又用2號發射台發射。与前几次比較,這次發射的情況要好得多。火箭的第1級發動机正常工作了1O7秒。隨后,第1、2級出現意外的震顫,在离第1級發動机正常關机之前40秒,火箭在空中爆炸,飛行中止。

  据悉,“H1”火箭的發動机從未進行過任何地面試驗,甚至根本未建造試車台。准備進行發射的火箭都是發動机首次點火。据稱,這是為了節省時間和經費。在激烈的登月競爭中,前蘇聯力圖搶在美國之前把航天員送上月球,只得采取這樣急功近利的做法。結果适得其反,事与愿違。在這期間,美國航天員搶先登上了月球,前蘇聯在競爭中慘敗。

  (四)“H1-JI3M”計划方案

  美國載人登月的成功,使前蘇聯領導者支持“H1-JI3”計划的熱情一下子低落下來。雖然原計划并沒有馬上廢棄,但實際上工作陷入了一种進退維谷的境地。

  此時,柯洛廖夫已經去世。他的接任者弗.米申,為了不使已付出的努力和取得的成就付諸東流,1972年又推出了一個月球火箭航天綜合系統的改進方案,即“H1-JI3M”計划。在該方案中,一方面指出要進一步加緊“H1”火箭的研制工作,同時提出研制一种按兩次發射方案飛行的飛船。強調登月活動的目的不是對月球作短時間的拜訪,而是為不久的將來建立月球基地和進行中長期考察作准備。

  考慮到在月球軌道,飛船在遙遠的月球軌道上進行對接的過程中,不能像以往的近地軌道飛行那樣,及時、全面地得到地面的指揮和支援,与此同時,飛船的無線電電子系統性能不夠過關,同時當時對月球附近的航行條件又不夠清楚,所以決定采用“直接方式”飛行,即不在軌道上進行對接,讓整個飛船在月球上著陸。當飛船完成考察任務后,返回部分從月表起飛,當飛近地球時,降落艙与返回部分脫离,并以第二宇宙速度進入大气層,借助降落傘在地球上著陸。

  要實現這种飛行,即便是使用最簡單、最輕便的飛船,其運載火箭的載荷量也要比現有的“H1”火箭大0.5倍。經全面研究分析,最后決定飛行方案為:先用“H1”運載火箭分別將月球飛船和制動火箭單元送上近地軌道,然后兩個飛行器再借助于各自的助推制動火箭單元進入去月球的軌道,再進入繞月軌道,并在那里進行對接。此時,如果對接失敗了,月球飛船即刻載著航天員返回地球。如果對接成功,月球飛船通過制動火箭單元從月球軌道下降、減速,在某一高度上制動火箭單元分离,此后飛船借助于發動机裝置和著陸支柱實現軟著陸。返回前飛船先与著陸設備分离,飛船借助于發動机全推力工作起飛,進入月球軌道,從那里轉向返回地球的航向,或在靠近地球時直接轉入繞地軌道。

  采用這种“直接方式”飛行方案,要求飛船必須裝備一套复雜的、最現代化的無線電電子設備,以便在近地軌道上准确無誤地實現与制動火箭單元的會合、對接。此外,這种較大型的月球飛船還必須具有較大的自由机動能力,以便在月表附近選擇适宜的著陸地點。

  按該方案實現登月,可以廣泛利用原“H1-JI3”計划中的現有技術和產品,或對原系統部件稍加改動。然而飛船本身和助推制動單元實際上必須重新研制。新方案中的登月飛船的外形与原“H1-JI3”方案中飛船相似,下部是月球著陸裝置,上部是一個居住艙,發動机有兩個,均使用能長期儲存的自然推進劑,并可在大范圍內調整推力。降落艙設置在居住艙內。飛行中及在月表面上進行各种操作時航天員應從降落艙外出到居住艙。返回過程中當飛行器接近地球時,降落艙從居住艙里脫离出來。

  “H1-JI3M”計划無疑也是一個可行的登月飛行方案。無奈此時前蘇聯政府已對登月活動失去興趣,也不再准備給新的登月計划撥款。特別是在1974年5月米申离開設計局的領導崗位,而由弗.格魯什柯取而代之之后,“H1-JI3M”計划就完全被擱置一旁。

  (五)新的月球計划

  格魯什柯上任后又提出了一項新的月球計划,這就是在月球上建立永久性科研基地。在新的計划中,格魯什柯建議采用“火山”號大型火箭作為運載工具,而用“月球考察飛船”運送航天員和物資。

  新的“火山”號火箭在性能上优于“H1”。該火箭的發射質量比“H1”大約多60%,可把200t重的載荷送往低近地軌道,把54t重的載荷送往金星,把52t重的載荷送往火星。

  “月球考察飛船”的登月飛行也采用“直接方式”。它由三個單元組成:著陸級、起飛級和居住單元。著陸級安裝一台主發動机和4台搖擺液体火箭發動机,其外形与“阿波羅”飛船登月艙的8角形著陸裝置相似。居住單元与起飛級与“H1-JI3M”方案中的相似。原打算在發射時將航天員安置在飛船居住單元的降落艙里,后來又設想用“聯盟”號飛船單獨把航天員送往軌道,隨后兩飛行器對接,航天員再過渡到月球飛船的居住單元中去,飛往月球。在月球上完成任務后,起飛級借助于自己的發動机把居住單元送往飛向地球的軌道。在進入地球大气層之前降落艙与居住單元分离。

  同“H1-JI3M”計划方案的命運一樣,格魯什柯的新的月球考察計划,也未獲得國家政府的支持。就在此時,前蘇聯決定研制和發展航天站計划及航天飛机計划。而航天飛机的發射采用“能源”號火箭。13年后,第一枚”能源”號火箭發射成功。


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