愚蠢火箭設(shè)計(jì)——蘇聯(lián)登月夢想落空

掃街

據(jù)國外媒體報道，蘇聯(lián)人雖然率先將衛(wèi)星(“斯普特尼克”號衛(wèi)星)送入太空，但第一個登上月球的卻是美國人。在與蘇聯(lián)人展開的太空競賽中，美國人無疑是勝者。美國率先將人類送上月球，除美國外，包括蘇聯(lián)在內(nèi)的其他任何國家都沒有做到這一點(diǎn)。實(shí)際上，蘇聯(lián)也制定了登月計(jì)劃，但最終以失敗告終，失敗的一個重要原因要?dú)w咎于一種令人感到瘋狂的火箭——N1火箭。
9 _- g9 s2 h8 i8 B/ n9 `提到最終以失敗告終的蘇聯(lián)登月計(jì)劃，人們往往將矛頭指向拙劣的管理制度或者經(jīng)濟(jì)原因，又或者其他因素。正是這些因素導(dǎo)致這個社會主義國家的載人登月夢想最終落空。實(shí)際上，蘇聯(lián)人的失敗還有一個重要原因，那就是N1火箭。如果你是一個曾在1962年1月監(jiān)視地球人活動的外星人，你一定會認(rèn)為蘇聯(lián)人將成為太空競賽的最終勝利者。之所以得出這一理論是因?yàn)樘K聯(lián)人率先將衛(wèi)星送入太空，率先讓動物進(jìn)行太空飛行。他們的宇航員尤里-加加林不僅是進(jìn)入太空第一人，同時還乘坐飛船環(huán)繞地球飛行。在這些領(lǐng)域，美國人都只能扮演“老二”角色。同一時期，美國人只進(jìn)行了一次載人太空飛行，由艾倫-謝潑德進(jìn)行。但確切地說，謝潑德進(jìn)行的并不是真正意義上的太空飛行，而是亞軌道飛行，飛行時間不到半個小時。
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" z) m0 {1 d0 P% B8 C1969年7月，美國的“阿波羅11”號飛船登上月球，太空競賽以美國人的勝利宣告結(jié)束。為了實(shí)施登月任務(wù)，蘇聯(lián)人研制了N1 火箭。這種火箭的體積與幫助尼爾-阿姆斯特朗、巴茲-奧爾德林和邁克爾-柯林斯順利完成登月任務(wù)的土星V型火箭相當(dāng)。雖然長度略短，重量略輕，N1 火箭的推進(jìn)力更大。N1 火箭安裝了大量發(fā)動機(jī)。

! p5 R# V; e  u3 q5 H土星V型火箭只安裝了5臺大型發(fā)動機(jī)，相比之下，N1 火箭安裝了30臺小型發(fā)動機(jī)。其中24臺發(fā)動機(jī)在Block A(第一級)外部形成一個環(huán)，6個安裝在中央，提供側(cè)滾控制。蘇聯(lián)工程師認(rèn)為如果一臺發(fā)動機(jī)無法正常工作，也不會對火箭產(chǎn)生太大影響。不幸的是，他們的這種設(shè)計(jì)最終遭遇噩夢。

與N1 火箭相比，土星V火箭的設(shè)計(jì)較為簡單，只有600萬個零部件。然而，即使只有0.1%的零部件在火箭發(fā)射時損壞，也會導(dǎo)致6000多個零部件崩毀，瞬間要了宇航員的命。土星V火箭從未發(fā)生致命事故。(“阿波羅1”號宇航員的遇難要?dú)w咎于指揮艙供氧系統(tǒng)出現(xiàn)的故障。)蘇聯(lián)人研發(fā)的系統(tǒng)向來品質(zhì)差。將30臺發(fā)動機(jī)安裝在第一級并且彼此緊鄰，一旦其中一臺發(fā)生故障，便會引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致火箭發(fā)生大爆炸。N1火箭最終迎來可怕的厄運(yùn)。
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N1火箭共進(jìn)行了4次試射，每一次都以失敗告終。試射中，N1火箭從發(fā)射架發(fā)射后不久便墜落地球，變成一堆廢鐵。其中一次試射中，一個螺絲松動脫落而后被吸入為其中一臺發(fā)動機(jī)輸送燃料的氧泵，結(jié)果立即引發(fā)爆炸，隨后觸發(fā)連鎖反應(yīng)。火箭的爆炸威力相當(dāng)于7千噸TNT，與一枚小型核彈不相上下。這是人類歷史上規(guī)模最大的非核爆之一。不久后，美國人便知道蘇聯(lián)人的此次慘敗。當(dāng)時，衛(wèi)星拍到了發(fā)射架殘骸的照片。蘇聯(lián)用了18個月時間重建發(fā)射架。在后來的N1火箭身上，他們安裝了燃料過濾器。

1972年，N1火箭進(jìn)行第4次，同時也是最后一次試射，這一次同樣以大爆炸宣告結(jié)束，事故原因是一種被稱之為“縱向耦合振動”的現(xiàn)象?？v向耦合振動是一種上下劇烈振動，不僅能夠讓人的身體出問題，火箭的身體也不例外。這種現(xiàn)象由不同發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的推進(jìn)力變化所致，由于安裝了30臺不靠譜的發(fā)動機(jī)，所能產(chǎn)生的振動我們可想而知。一旦發(fā)生縱向耦合振動，可變加速度會導(dǎo)致燃料泵的壓力趨于不穩(wěn)定，形成更大的可變加速度，最終讓振動與火箭的共振頻率相匹配，釀成慘劇。
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這一次試射中，N1火箭上升到40公里的高度，而后發(fā)生致命的縱向耦合振動。出現(xiàn)這種現(xiàn)象后，發(fā)動機(jī)本應(yīng)有序關(guān)閉。但由于N1火箭設(shè)計(jì)上存在的缺陷，發(fā)動機(jī)關(guān)閉并沒有按計(jì)劃進(jìn)行，其中一個液態(tài)氧泵發(fā)生爆炸，隨后引發(fā)大爆炸。接二連三的失敗最終促使蘇聯(lián)政府放棄載人登月計(jì)劃。借助于衛(wèi)星，美國人得知了蘇聯(lián)人的研制計(jì)劃。但直到1989年，蘇聯(lián)政府才正式承認(rèn)N1火箭研制計(jì)劃失敗，因?yàn)檫@畢竟是一件十分丟臉的事情。在承認(rèn)這一慘敗之后短短兩年，蘇聯(lián)解體，美蘇爭霸以美國的完勝告終。
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點(diǎn)評：
5 e2 g1 ?1 L: F9 \; G; ^有些東西是天生改不了的，這叫什么來著，民族秉性

xiaokongzhi

貌似 系統(tǒng)的可靠性 研究就是從阿波羅 登月計(jì)劃來的

949457130

用那么多發(fā)動機(jī)可能是由于蘇聯(lián)當(dāng)時在火箭發(fā)動機(jī)方面沒辦法制造出像美國那樣的單臺大推力發(fā)動機(jī)！要不然誰會放著簡單的結(jié)構(gòu)不用，而用那么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組合呢！

civiling1204

毛子登月失敗，從技術(shù)層面可以總結(jié)的最大問題就是系統(tǒng)可靠性?？屏_廖夫死得早，負(fù)責(zé)估計(jì)這老家伙無論如何都不會同意那30發(fā)動機(jī)并聯(lián)的方案的。
$ C( L" @; c1 C6 ~: ]) s按照帽子一貫的設(shè)計(jì)風(fēng)格和工程哲學(xué)，越簡單的東西越可靠，這種理念目前在機(jī)械領(lǐng)域依然適用?！昂唵?可靠”是沒有問題的。
但一味追求簡單，在航天競賽那樣緊張的氛圍當(dāng)中，毛子是在沒有資源和能力去做一些更深入的研究，比如更大的火箭發(fā)動機(jī)，比如更快的計(jì)算機(jī)。其實(shí)N1的那些小發(fā)動機(jī)可靠性還是不錯的，后來很多都出口給了米國。但當(dāng)這些發(fā)動機(jī)一起組成龐大的系統(tǒng)的時候，系統(tǒng)就復(fù)雜了。按照毛子的控制水平，根本無法同時處理好各個發(fā)動機(jī)之間的協(xié)調(diào)。
0 V# _' C; r" g: E. i反過來，米國的5聯(lián)發(fā)動機(jī)要簡單的多，而簡單的前提，是人家攻克了至今最大發(fā)動機(jī)的難題。
4 T0 t! o! M1 n# Y& G( C  q( ^這其中蘊(yùn)含的道理應(yīng)該是什么時候該偷巧，什么時候該攻關(guān)的問題

pain

事后諸葛，也只有嘴上聰明

懷念昔日熊貓

沒有足夠的時間進(jìn)行技術(shù)積累，采用的是急功近利的捆綁多個火箭發(fā)動機(jī)的方式，風(fēng)險大大增大。蘇聯(lián)如此，俺們不也一樣嗎？

海藍(lán)1212

積累啊

bacon1989

這讓我想起了《大國重器》，里面有多少是“30臺小型發(fā)動機(jī)”的呢？
6 E( j  a) {- \) Z
努力縮減零件數(shù)——模塊化設(shè)計(jì)

軒轅相濡

civiling1204 發(fā)表于 2013-10-22 16:08
$ A- R0 _# p1 z1 G毛子登月失敗，從技術(shù)層面可以總結(jié)的最大問題就是系統(tǒng)可靠性。科羅廖夫死得早，負(fù)責(zé)估計(jì)這老家伙無論如何都 ...

" B( q: n- z1 k+ r串聯(lián)吧

軒轅相濡

我想知道 萬一蘇聯(lián)這臺火箭登上月球了 你這篇文章怎么寫？