出师未捷身先死对标美国土星五号的N1超重型火箭4次惨烈的失败
时间: 2024-09-18 17:02:52 | 作者: 按机型分布
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我曾在太空行走的文章中写过,美苏冷战期间在太空领域的各个小目标中展开竞争,苏联人在第一颗人造卫星,第一次载人航天,第一次太空行走,第一次月背探测等方面都力压美国,但当时双方的终极目标是最终载人登月的竞争。
为了开展载人登月,美国人开发了著名的“土星五号”超重型火箭。“土星五号”高达110米,起飞总重量3038吨,总推力3408吨,近地轨道运载能力118吨,地月转移轨道运载能力45吨,1967年首飞。
苏联人为了与美国人开展竞争,在著名火箭专家科罗廖夫的带领下,拿出了N1火箭的设计的具体方案。N1火箭高105米,起飞总重量2825吨,最大总推力4620吨,近地轨道运载能力95吨,地月转移轨道运载能力28吨左右(不同资料有差异),从纸面指标上看,N1的运载总推力大于土星五号,但效率偏低,总体指标与美国的土星五号相差不多。
但是苏联人有一个致命的问题,他们研制不出类似美国F-1液氧煤油超大推力火箭发动机。为了能推动这个庞大的火箭,他们在第一级并联了30枚小发动机,以便能达到足够的推力(土星五号第一级只安装了5台火箭发动机),有密集恐惧症的朋友谨慎观看。
不但第一级火箭发动机多,N1火箭的第二级发动机也多达8台。如此众多的发动机造成了复杂的控制管理系统,这为它的失败埋下了伏笔。
1966年,苏联人再遭打击,科罗廖夫因病去世,苏联的火箭开发失去了领头人。次年,1967年,美国土星五号发射成功。1968年,苏联情报机构得到消息,美国将于1969年实施载人登月。苏联高层急了,强行命令苏联航天部门要尽快发射N1火箭,当时由于科罗廖夫去世,N1火箭的研发进行了大面积修改,当时不具备发射条件。但是战斗民族,为了竞赛,有条件要上,没有条件创造条件也要上。1969年2月21日,N1火箭被强行推上了发射架。
火箭点火后6秒,N1的第一级火箭其中两台发动机就熄火了,不过由于苏联在设计时采取了冗余设计,两台发动机的熄火不会对发射产生大的影响。但是点火升空68秒后,剩余的28台发动机功率全部超过了设计值,由此产生了严重的高频振动,造成了一台发动机液氧输送管道的爆炸,最终火箭在12000米的高空凌空爆炸。
由于美国宣布1969年7月16日将发射阿波罗11号载人登月,苏联人在7月3日再度抢先进行了第二次试射,但这次试射就是人类航天史的悲剧。7月3日,第二枚N1火箭点火后6秒,由于一颗螺丝钉松动脱落,堵塞了燃料泵,升空20米的火箭有29台发动机突然熄火,火箭重重地摔向发射台,引起剧烈爆炸,在场的150多名苏联专家和科技工作人员伴随爆炸和N1火箭一起灰飞烟灭!
连续两次的失败,让苏联高层给了航天部门两年的时间检查并修复火箭的问题。此时,美国阿波罗计划已完成了11-14号的发射,虽然阿波罗13号发射失败,但是11、12、14号均取得了成功,将6名宇航员送上了月球。美国已经取得了载人登月这场竞赛的胜利。不甘心完全失败的苏联决定于1971年6月27日,再度重启N1火箭的试射。但是这第三次试射仍然失败,此次发射点火10秒后,火箭的控制管理系统发生故障,将正常行进的火箭强行纠偏,火箭偏离预定线路,最后导致火箭启动自毁程序,再度凌空爆炸。
1年后,1972年11月23日,苏联进行了第四次发射。这次火箭发射的前期一切正常,升空90秒后。此时再过10秒就要进行一二级火箭分离了,由于计算机故障,一级火箭的6台发动机突然自行关闭,造成油路管线多处破损,火箭再度凌空爆炸。
连续四次爆炸,让苏联高层彻底失去了耐心,从而取消了载人登月计划,将注意力转移到了空间站建设上。
很多网友认为发动机并联发动机是N1火箭发射失败的原因,我以前也是这么认为的。但是仔细研究了N1四次发射的失败原因,发现直接原因与发动机并联无关,共振,螺丝脱落,控制管理系统故障,计算机系统故障分别是四次失败的原因,综合来说,实际上的意思就是苏联人的整合能力达不到发射如此超重型火箭的能力。当前美国的猎鹰重型火箭也采用27台火箭发动机并联的方式,取得了成功。现在的计算机技术和控制技术比前苏联时期先进太多,发动机并联是能轻松实现成功发射的。