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胖五加油,未来可期。盘货美苏两国冷战期间研制的重型运载火箭

时间:2021-12-31 11:52 点击次数:
  本文摘要:2020年7月23日,海南文昌航天发射中心。对于中国航天事业以及无数日日夜夜奋战的航天人来说注定是载入史册、难以忘却的一天。陪同着长征五号运载火箭将我国首枚火星探测器——“天问一号”顺利发射升空,“天问一号”探测器乐成进入预定轨道。 至此中国成为世界第四个能够独立发射火星探测器的国家,开启了属于中国人自己的行星探测时代。而陪同着“天问一号”火星探测器的乐成发射,长征五号运载火箭(以下简称胖五)也再次进入到国人眼中,作为此次火星探测任务的元勋。

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2020年7月23日,海南文昌航天发射中心。对于中国航天事业以及无数日日夜夜奋战的航天人来说注定是载入史册、难以忘却的一天。陪同着长征五号运载火箭将我国首枚火星探测器——“天问一号”顺利发射升空,“天问一号”探测器乐成进入预定轨道。

至此中国成为世界第四个能够独立发射火星探测器的国家,开启了属于中国人自己的行星探测时代。而陪同着“天问一号”火星探测器的乐成发射,长征五号运载火箭(以下简称胖五)也再次进入到国人眼中,作为此次火星探测任务的元勋。同时也是现在中国技术最先进、运载能力最强的运载火箭,胖五将在以后中国的天宫系列空间站建设、探月三期工程及其它深空探测的实施历程中担负起更为重要的作用。

相较于我国之前的各型运载火箭瘦长苗条的体格差别,胖五一改以往中国运载火箭美女子的样貌。胖五全长约53.7米,但其却拥有5米的直径,再加上其捆绑了4个直径3.35米助推器,体型显得相当雍容丰满,宛如一位小胖墩,而胖五也凭借着878吨的起飞重量、凌驾1000吨的起飞推力,近地轨道运载能力最大到达25吨、同步地球轨道运载能力也到达了14吨,庞大的运力使得胖五成为中国运载火箭领域的绝对年老。可是如果我们掀开人类航天事业生长的历程就会发现,虽然胖五的各项性能在现今中国航天领域中极为优异,可是相较于下面的美苏两国在冷战期间研发设计的三款运载火箭,胖五及身后的中国航天科研人员另有一段很长的路要走……苏联篇能源号在N-1运载火箭的数次发射任务失败后,苏联取消了与美国在登月领域的反抗以及N-1运载火箭的后续生长计划,转而开始了新型运载火箭的讨论和设计。而此时大洋对岸的美国也由于阿波罗登月计划的停止逐步取消耗资庞大的土星五号运载火箭项目,转而研发可重复使用的航天飞机计划,在降低成本的同时继续保持在航天领域对苏联的技术领先优势,而这一切都使其竞争对手苏联感应如芒在背。

为了在新一轮航天技术领域的较量中取得优势。苏联能源科研生产团结体提出了祝融星计划——及设计一种以质子号运载火箭为基础,使用与质子号相同燃料,但比质子号更大、推力更强的、接纳模块化设计的火箭,这就是能源号运载火箭的设计理念。

能源号作为一种两级运载火箭,全长60m,最大直径约为8m。凭借着2400吨的自重,以及高到达3500吨的最大推力,能源号最大能将105t的有效载荷送到距地约180Km的低地轨道,能将32t的有效载荷送到月球或将27t的有效载荷送往火星和金星,其各项性能均逾越了美国的土星五号运载火箭以及之后的航天飞机。而且在后期经由充实革新后,能源号的运载能力将会提升到恐怖的270t。

此外,能源号运载火箭在设计之初就已经开始思量到火箭的后续接纳和重复使用等相关问题,虽然该项目最终由于缺少研发资金而不了了之,但这要比美国Space X公司的接纳重复使用理念要早上数十年。陪同着能源号运载火箭的乐成研制,苏联在大型运载火箭研发设计领域已经追上甚至在某些领域已经赶超了美国。凭借着超强的运载能力,自问世开始到现在能源号一直稳坐世界最强运载火箭的宝座。1987年5月15日能源号迎来了自己的首次发射任务。

15时30分,携带“极地”号斯泰基-DM型试验飞船在哈萨克斯坦的丘拉坦发射场发射升空,随后星箭顺利分散。但“极地”号却因自身搭载的RD-0120型发念头提前停止事情,使得其后续自身姿态调整失败,未能乐成进入预定轨道,随后坠入大气层解体烧毁。1988年11月15日能源号迎来了自己的第二次发射任务,47分钟后能源号顺利将狂风雪号航天飞机送入预定轨道,并在旋绕地球两圈后顺利返回地球。但谁也没有想到这将是能源号运载火箭的最后一次发射。

1991年12月陪同着苏联的解体,失去资金生长的能源号运载火箭也宣告竣事了自己短暂的一生。2002年,由于长时间的无人看守,能源号运载火箭与狂风雪号航天飞机一起随着哈萨克斯坦拜科努尔航天发射场厂房坍塌而灰飞烟灭,作为苏联航天事业生长巅峰时期的见证者,最后落得这个下场难免叫人唏嘘……N-1运载火箭20世纪60年月,陪同着美苏两国在航天领域反抗的加剧,两国反抗的所在从近地载人任务变为了载人登月。

载人登月即是对一个国家综合国力和尖端技术的最大磨练,而大推力的运载火箭便成了挡在人类登月的最大阻碍,两国谁能率先完成大推力火箭的研制事情谁就能领先对手登上月球,为自己国家争的无上荣光。而其时苏联的航天事业在著名航天专家科罗廖夫的向导下取得了一系列乐成,徐徐的拉开了与美国的差距,缔造了人类航天领域的数个第一。

为了抢先美国将宇航员送上月球苏联航天部门在科罗廖夫的领导下立刻开始了新型N-1运载火箭的研制任务。但由于苏联的工业基础实力和制造实力相较于美国有些差距,面临自家设计的登月飞船系统在重量方面严重超标,为了能将登月飞船系统送入正常轨道,N-1运载火箭的第一级不得不接纳多达30台NK-15发念头,这直接降低了N-1运载火箭的使用可靠性和稳定性。

与此同时,屋漏偏逢连夜雨,1966年,苏联航天领域掌门人——科罗廖夫的意外去世更使得N-1运载火箭的研发陷入僵局,之后其继任者在面临这项不行能完成的任务时不得不硬着头皮继续N-1运载火箭的研发。N-1运载火箭高105米,最大直径17米,其接纳创纪录的五级动力推进,庞大的体型以及数量众多的发念头使得N-1运载火箭的推力到达4620吨,凌驾美国同时期土星五号运载火箭。但由于N-1运载火箭接纳其时极为推力极为普通的煤油作为推进剂,相较于美领土星五号所接纳的氢氧燃料,煤油的推力远低于氢氧燃料。这也使得自重达2788吨的N-1运载火箭近地轨道运载力为95吨,同步地月轨道为23.5吨,远低于美国同时期研发的土星五号运载火箭。

由于其时N-1运载火箭总设计师——科罗廖夫的意外去世,加之其后续设计者缺乏足够的政治头脑导致N-1运载火箭的研发设计成为不行能完成的一项任务。但面临美国NASA在航天领域的步步紧逼,苏联高层为了制止被美国逾越,在明知N-1运载火箭不行能乐成时依然要举行发射,这为后续一系列的灾难事件埋下了隐患……在一系列问题没有获得有效解决后,苏联航天部门还是硬着头皮在1969年2月21日开始了N-1运载火箭的首次发射。

发射所在选择在哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场,在发射之前,火箭被拆分成大巨细小的零部件,使用铁路运到了发射场,远距离的运输使得火箭上许多潜在问题都不能即时发现并清除,例如有害震动(可能导致推进剂管道破裂)、废气流体力学问题(可能导致箭体翻腾)。此次发射还携带着同盟7K-L1号登月飞船。在现场准备妥当后指挥部下达了发射指令,火箭顺利起飞,但不幸的是在起飞第68秒,火箭内部线路发生火灾,一级发念头被迫关闭,失去动力的火箭在空中滑翔一段时间后最终坠毁在发射塔52公里处。在随后的观察中发现是由于火箭的飞控系统存在许多严重的设计缺陷和拙劣的控制逻辑,正是由于飞控系统的不行靠,错误发出指令最终导致了火箭发射失败……在第一次发射失败后,苏联随即准备举行第二次发射运动。

1969年7月3日第二枚N-1运载火箭携带同盟7K-L2号登月飞船再次从拜科努尔航天发射场升空,而同盟号登月飞船则计划在月球轨道对登陆所在举行拍摄后返回。开始火箭焚烧乐成并顺利起飞,但在火箭起飞到100米左右的空中时,火箭底部发生火灾,并导致第一级引擎关闭,使得火箭最终坠毁在了发射塔上,并发生了猛烈爆炸,将发射塔及其四周一系列修建物统统摧毁,万幸的事没有造成人员伤亡。事后观察发现是由于火箭第一级的8号发念头涡轮泵在焚烧前发生破裂爆炸,导致火箭一级内部起火最终导致了火箭的整体爆炸……在前两次的发射失败以及美国抢先一步载人乐成登月后,苏联高层对登月计划已然丧失了兴趣。但在总设计师的强烈要求下N-1运载火箭还是准备开始第三次发射,在第二次失败后研发人员对火箭的飞控系统和燃料管线举行了革新和测试,尽可能提高火箭发射的乐成率。

但运气似乎与N-1运载火箭开起了玩笑,1971年6月26日,N-1运载火箭携带同盟7K-LOK登月飞船和登月舱举行第三次发射,发射失败;1972年11月23日,N-1运载火箭携带同盟7K-L3号登月飞船,举行了第四次也是最后一次发射,但发射依然失败。种种技术失误以及四次发射的全部失败使得忍无可忍的苏联高层对N-1运载火箭及登月计划完全丧失了信心,最终停止了N-1火箭的后续研发转而将资金投向新型火箭及能源号与质子号运载火箭的研发之中……美国篇土星五号“我们乐成的将一艘驱逐舰送入了太空”。1969年7月16日,“阿波罗11号”登月飞船由土星五号运载火箭从美国肯尼迪航天发射场乐成发射并顺利进入预定轨道。正式揭开了人类首次载人登月任务的篇章。

而一位在场寓目土星五号运载火箭发射的科研人员难掩心中的喜悦说出了这句豪言壮语……1961年4月12日,苏联宇航员尤里加加林乘坐“东方1号”载人飞船从拜科努尔航天发射场顺利升空并在随后宁静返回,成为第一个进入太空的人类。而苏联的这一举动也使得其对手美国突然发现自己在航天领域被苏联远远逾越,而这是美国绝对不能忍受的,美国也随即开始了自己的载人航天任务,但无奈由于前期不重视致使苏联在之后几年中一路遥遥领先美国。而自诩世界第一强国的美国再也坐不住了,但面临苏联的领先,美国在整合全国航天资源组建NASA以及投入海量资金的同时,也选择弯道超车,将其下一步的航天任务目的锁定在月球,并认命著名火箭设计师冯·布劳恩开展新型登月火箭的研制事情。

1961年5月25日,美国总统肯尼迪宣布美国将会在1970年之前将宇航员送上月球,而这一席话更直接刺激了美苏两国在太空领域的竞争……1962年,在布劳恩的领导下,土星五号运载火箭的研制事情正式展开。随后在数百亿美元的资金投入以及数十万人的配合努力下,承载着美国登月梦想的土星五号运载火箭终于在1967年11月9日开始了自己的首次发射,火箭顺利从佛罗里达州肯尼迪航天发射场升空,圆满完成首次发射运动,为之后美国举行的一系列载人登月运动打下了基础。土星五号运载火箭高110米,箭体最大直径10.1米。值得注意的是土星五号第一级接纳了五台新型F-1液氧/煤油发念头,相较于苏联N-1运载火箭第一级接纳多达30台KN-15发念头,土星五号运载火箭完美的展示了其时美国强悍的工业设计及顶尖的生产能力。

强劲的N-1动力推进装置赋予了土星五号高达3408吨的总推力,满载状态起飞时,其最大起飞重量为3038.5吨,在执行近地轨道发射时,土星五号最大运载能力为118吨,在举行登月航行任务时,土星五号可将45吨送入预定轨道,其整体可靠性及各项性能指标远超苏联同时期的N-1运载火箭,土星五号也代表了同时期人类顶尖的科技研发实力。在随后的1968年4月4日到1969年5月18日,土星五号举行了四次发射任务,并全部取得乐成,资助美国在与苏联的登月竞赛中取得领先,尤其是在1969年5月18日土星五号乐成将“阿波罗10号”载人飞船送入月球轨道,举行了除登月外的全部航行演练测试,为随后“阿波罗11号”的首次载人登月积累了名贵的履历。1969年7月16日,注定是载入人类航天史册的一天。

下午13时32分,土星五号搭载“阿波罗11号”登月飞船乐成将尼尔阿姆斯特朗、奥尔德林在内的三位宇航员送入太空,在历经了近四天的航行后,1969年7月20日下午4时17分43秒,“阿波罗11号”登月飞船搭载的鹰号登月舱乐成降落在月球外貌,而尼尔阿姆斯特朗则成为第一位踏上月球外貌的人类,至此实现了人类恒久以来的登月梦想。而“阿波罗11号”登月飞船则在1969年7月24日顺利返回地球……有了首次载人登月的履历,在随后1969年11月14日至1972年12月7日三年时间里,土星五号举行了6次发射,并全部取得乐成(“阿波罗13号”失败原因不属于土星五号运载火箭),停止到阿波罗计划取消时,美国一共将12名宇航员送入月球并宁静返回。

陪同着苏联登月计划的取消以及阿波罗计划耗资庞大,有心无力的美国决议停止剩余阿波罗登月计划的实施,而这也就意味着专为登月而生的土星五号运载火箭即未来临英雄无用武之地的尴尬局势。1973年5月14日,土星五号运载火箭迎来了自己迄今为止的最后一次发射任务,将美国首艘空间站——“天空实验室1号”送入预定轨道。

至此土星五号运载火箭竣事了自己全部发射任务,17次发射全部取得乐成,为美国阿波罗登月计划划伤了圆满的句号……土星五号运载火箭不仅在其时代表了人类在航天领域的最高技术和成就。纵然放在今天,在各项技术性能上土星五号对各航天强国现役的一众运载火箭仍具有碾压性的实力。从1962年土星五号运载火箭正式开始研制到1973年停止发射,土星五号的研发总拨款高达65亿美元,1966年则到达历年最高,仅一年就拨款凌驾12亿美元。正是因为海量的资金支持以及最岑岭时凌驾30万人为其服务,土星五号才气在短短的数年间完玉成部研发,资助美国实现对苏联的载人登月计划的弯道超车……。


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