二、流产的前苏联载人登月计划大曝光
从表面看来,前苏联似乎不曾有过什么载人登月计划,也从未见官方新闻媒介的任何有关报导。但事实上,该计划确实存在过。只是由于技术上的原因,它屡遭挫折,步履维艰,又因政治上的考虑,它被放弃, 中途夭折。
(一)“月球飞船—1”计划
该计划是由弗·尼·契洛梅推出的。契洛梅院士在第二次世界大战期间曾专攻过脉冲喷气发动机及使用脉冲喷气发动机的自动航天器。1944 年他曾担任前苏联第一个火箭工厂的主设计师,1959 年又担任了航
空工业界的“总设计师”。从 1961 年起,他先后从事了新型运载火箭—
—“质子”号的研制和“SS—9”导弹的设计。
1964 年 8 月 3 日,契洛梅签署了“月球飞船—1”计划的初步设计方
案。该方案中,采用“质子”号三级火箭发射载人绕月飞船。飞船只载 1 名航天员。在“质子”号三级火箭的顶部装有一个仪器舱,舱内装有飞行推进系统及供给载人飞船能量的太阳电池。在仪器舱的上面,装有下降舱,其外型酷似美国的“双子星座”号飞船。下降舱上部安装有固体火箭推进装置。一旦在发射期间及入轨前夕发生故障,该装置可把载人飞船与火箭分开。
该计划的研制工作只进行了一年多。在一次由航天设计局主要设计师参加的方案论证会上,契洛梅的方案计划未被采纳,而柯洛廖夫提出的“月球—1”方案被通过了。
(二)“H1-Л3”计划方案
该计划中拟采用“H1”超重型运载火箭为运载工具。登月飞船采用改装后的“联盟”号飞船。参加航天活动的航天员共两名。
1960 年前苏联政府作出了“关于研制大推力运载火箭、卫星、宇宙
飞船和开发宇宙空间的决定”。根据这一决定,柯洛廖夫领导的设计局开始了“H1”火箭的研究工作。柯洛廖夫研制“H1”火箭的初衷是想用它来实现向火星发射无人飞行器。美国雄心勃勃的载人登月计划的出台, 使前苏联领导人产生了用“H1”火箭先把本国的航天员抢在美国之前送上月球的设想。
“H1”运载火箭采用传统的推进剂组元——液氧和煤油。它由 3 级
火箭单元组成。每级有两个球形储箱。燃料(煤油)储箱在氧化剂(液氧)储箱的上方。第一级上液氧储箱的直径为 12.9m,燃料箱的直径为10m,此外还有 30 台主发动机和 4 台驱动发动机,在这一级的下部装有 4 个稳定器。第二级上液氧储箱的直径为 8m;燃料箱的直径为 7m,8 台发动机的推力为 1754kN。第三级上的液氧储箱直径 5.8m,燃料箱直径4.7m,装有 4 台发动机。各级之间用栅形连接器连接。
此外,“H1 ”火箭还有一个助推单元和一个助推制动单元。这两个单元用以保障飞船继续飞往月球和使之进入月球轨道。在飞船向月球着陆的过程中,借助于另一个飞船火箭单元实现飞船的进一步减速和进行有航天员参加的机动飞行。
在“H1”火箭的顶部,装有一个固体火箭发射逃逸系统。火箭内还
装有一个安全保障系统。该系统控制火箭各级中的每台发动机。如果第一级的 4 台发动机,或第二级的 2 台发动机,或第三级的 1 台发动机发生故障,火箭仍能继续运行。
“H1”火箭的性能指标如下:
最大有效载荷 98t
火箭总重量(加注燃料后) 2788t
火箭长度 103m
火箭最小直径 17m
飞船长度 43m
载人登月计划分三步实现:
①无人飞船绕月飞行;
②载人飞船绕月飞行;
③航天员月球登陆考察。 “Л”是俄文单词“月球”的第一字母。所以整个载人登月计划取
名“Л3”计划。
为实现“H1-Л3”计划,在拜科努尔航天发射中心建造了两个相似的H1 火箭发射台。它们彼此相距 500m。发射台底座直径为 30m。中央有一个圆形大坑,内有三条导焰槽。发射台附近有一个高 125m 的移动勤务塔和两个高 180m 的避雷塔。发射台与火箭装配厂之间铺设了一条双轨铁道。H1 火箭先在装配厂进行水平式装配后,再运到发射台上竖起。在 H1 火箭第一级的底部有一个高 16m 的支撑环,环上有 36 个爆炸螺栓。
火箭在发射台上竖起后,要进行几个月的测试检验。在发射前一天加注燃料。发射前几小时两名航天员进入登月飞船。在进行最后一次检测后,火箭点火升空。靠火箭前 3 级单元的推力,飞船进入低地轨道。然后再靠助推单元将飞船加速到 11km/s,使飞船脱离地球轨道飞向月球。在飞船接近月球时,助推制动单元开始工作,使飞船减速并进入月球轨道。不久,一名航天员从舱外转移到登月舱,登月舱与月球轨道舱分离并向月球降落、着陆。登月舱的着陆装置是一个有 4 条腿的缓冲支架。绕月飞行轨道舱是经改装的“联盟”号飞船。它带有一台大功率的发动机。
“H1-Л3”计划中,航天员拟在月表上停留 4 个小时。任务完成后, 登月舱靠自身发动机离开月球,4 条腿的支撑结构被弃留在月表。登月舱进入月球轨道,与月球轨道舱会合、对接,航天员重返轨道舱。此后两舱分离。两名航天员一起返回地球。整个登月飞行大约 6~8 天。
(三)“H1-Л3”计划的实施情况
1967 年 2 月,H1 火箭的研制工作基本结束,并开始在拜科努尔航天
中心装配。1967 年 11 月 25 日,火箭的样箭安装在 1 号发射台上。在进
行了 3 周的电气设备测试和地面合练后,样箭于 12 月 12 日运回装配厂房。
1968 年 5 月 7 日,首枚用于飞行的 H1 火箭安装在 1 号发射台上。由于在第一级单元的结构体上发现了裂缝,发射工作只得中止。火箭被运回厂房进行检修。
1969 年 1 月中旬,火箭重新被安装在发射台上并开始发射前的一切
准备工作。
准备工作持续了 28 天。首次发射预定在 2 月 20 日进行。由于当时
气候条件恶劣,发射推迟了 24 小时。2 月 21 日莫斯科时间 12 时 18 分 7 秒,火箭点火升空。当火箭飞离发射塔时,由于控制系统的故障,致使第 12 号和第 24 号两台发动机突然关机。因为其他发动机能够补偿这两
台发动机关机造成的损失,飞行仍能继续。在点火后 25 秒钟,发动机开始减压。在 65~66 秒时,发动机又恢复到最大功率,但由于速度比预计的大得多,造成了巨大的震动,一台发动机液氧管破裂,而控制系统又未能及时关机,结果造成火箭起火爆炸。残骸散落在发射台大约 30km 处。有效载荷舱在离发射中心 20~22km 处着陆。
1969 年 7 月 3 日莫斯科时间 23 点 18 分 32 秒,第二枚火箭从 1 号发射台上发射。点火后几秒钟,当火箭上升到大约 200m 的高度时,因一台液氧涡轮泵工作失常,造成发动机关机。幸好发射逃逸系统工作良好, 火箭的有效载荷舱安全地降落在距发射台 1km 的地方。但因火箭倒向发射台爆炸,所以火箭和发射台同时被毁。
1971 年 6 月 27 日莫斯科时间 2 时 15 分 7 秒,第三枚 H1 火箭在首次启用的 2 号发射台发射。在点火 8~10 秒、高度为 250m 时,制导系统又出毛病,火箭开始绕纵轴旋转,造成二三级间的连接支撑结构崩裂。不久,火箭上部的第 3 级和登月飞船倾倒。在它们倒下的同时,第 3 级的储箱爆炸,登月舱和月球轨道舱的储箱也相继爆炸,而火箭的第 1、2 级仍在飞行,几秒钟后因制导系统失灵,在离发射场 20km 处爆炸。这次发射失败后,设计局的工程技术人员对 H1 火箭的控制系统及制导系统进行了重新设计和重大改进。
1972 年 11 月 23 日莫斯科时间 9 时 11 分 52 秒,第 4 枚 H1 火箭又用
- 号发射台发射。与前几次比较,这次发射的情况要好得多。火箭的第 1 级发动机正常工作了 107 秒。随后,第 1、2 级出现意外的震颤,在离第1 级发动机正常关机之前 40 秒,火箭在空中爆炸,飞行中止。
据悉,“H1 ”火箭的发动机从未进行过任何地面试验,甚至根本未建造试车台。准备进行发射的火箭都是发动机首次点火。据称,这是为了节省时间和经费。在激烈的登月竞争中,前苏联力图抢在美国之前把航天员送上月球,只得采取这样急功近利的做法。结果适得其反,事与愿违。在这期间,美国航天员抢先登上了月球,前苏联在竞争中惨败。
(四)“H1-Л3M”计划方案
美国载人登月的成功,使前苏联领导者支持“H1-Л3”计划的热情一下子低落下来。虽然原计划并没有马上废弃,但实际上工作陷入了一种进退维谷的境地。
此时,柯洛廖夫已经去世。他的接任者弗·米申,为了不使已付出的努力和取得的成就付诸东流,1972 年又推出了一个月球火箭航天综合系统的改进方案,即“H1-Л3M”计划。在该方案中,一方面指出要进一步加紧“H1 ”火箭的研制工作,同时提出研制一种按两次发射方案飞行的飞船。强调登月活动的目的不是对月球作短时间的拜访,而是为不久的将来建立月球基地和进行中长期考察作准备。
考虑到在月球轨道,飞船在遥远的月球轨道上进行对接的过程中,
不能像以往的近地轨道飞行那样,及时、全面地得到地面的指挥和支援, 与此同时飞船的无线电电子系统性能不够过关,同时当时对月球附近的航行条件又不够清楚,所以决定采用“直接方式”飞行,即不在轨道上进行对接,让整个飞船在月球上着陆。当飞船完成考察任务后,返回部分从月表起飞,当飞近地球时,降落舱与返回部分脱离,并以第二宇宙速度进入大气层,借助降落伞在地球上着陆。
要实现这种飞行,即便是使用最简单、最轻便的飞船,其运载火箭的载荷量也要比现有的“H1”火箭大 0.5 倍。经全面研究分析,最后决定飞行方案为:先用“H1”运载火箭分别将月球飞船和制动火箭单元送上近地轨道,然后两个飞行器再借助于各自的助推制动火箭单元进入去月球的轨道,再进入绕月轨道,并在那里进行对接。此时,如果对接失败了,月球飞船即刻载着航天员返回地球。如果对接成功,月球飞船通过制动火箭单元从月球轨道下降、减速,在某一高度上制动火箭单元分离,此后飞船借助于发动机装置和着陆支柱实现软着陆。返回前飞船先与着陆设备分离,飞船借助于发动机全推力工作起飞,进入月球轨道, 从那里转向返回地球的航向,或在靠近地球时直接转入绕地轨道。
采用这种“直接方式”飞行方案,要求飞船必须装备一套复杂的、最现代化的无线电电子设备,以便在近地轨道上准确无误地实现与制动火箭单元的会合、对接。此外,这种较大型的月球飞船还必须具有较大的自由机动能力,以便在月表附近选择适宜的着陆地点。
按该方案实现登月,可以广泛利用原“H1-Л3”计划中的现有技术和产品,或对原系统部件稍加改动。然而飞船本身和助推制动单元实际上必须重新研制。新方案中的登月飞船的外形与原“H1-Л3”方案中飞船相似,下部是月球着陆装置,上部是一个居住舱,发动机有两个,均使用能长期储存的自然推进剂,并可在大范围内调整推力。降落舱设置在居住舱内。飞行中及在月表面上进行各种操作时航天员应从降落舱外出到居住舱。返回过程中当飞行器接近地球时,降落舱从居住舱里脱离出来。
“H1-Л3M”计划无疑也是一个可行的登月飞行方案。无奈此时前苏
联政府已对登月活动失去兴趣,也不再准备给新的登月计划拨款。特别是在 1974 年 5 月米申离开设计局的领导岗位,而由弗·格鲁什柯取而代之之后,“H1-Л3M”计划就完全被搁置一旁。
(五)新的月球计划
格鲁什柯上任后又提出了一项新的月球计划,这就是在月球上建立永久性科研基地。在新的计划中,格鲁什柯建议采用“火山”号大型火箭作为运载工具,而用“月球考察飞船”运送航天员和物资。
新的“火山”号火箭在性能上优于“H1”。该火箭的发射质量比“H1” 大约多 60%,可把 200t 重的载荷送往低近地轨道,把 54t 重的载荷送往金星,把 52t 重的载荷送往火星。
“月球考察飞船”的登月飞行也采用“直接方式”。它由三个单元组成:着陆级、起飞级和居住单元。着陆级安装一台主发动机和 4 台摇
摆液体火箭发动机,其外形与“阿波罗”飞船登月舱的 8 角形着陆装置相似。居住单元与起飞级与“H1-Л3M”方案中的相似。原打算在发射时将航天员安置在飞船居住单元的降落舱里,后来又设想用“联盟”号飞
船单独把航天员送往轨道,随后两飞行器对接,航天员再过渡到月球飞船的居住单元中去,飞往月球。在月球上完成任务后,起飞级借助于自己的发动机把居住单元送往飞向地球的轨道。在进入地球大气层之前降落舱与居住单元分离。同“H1-Л3M”计划方案的命运一样,格鲁什柯的新的月球考察计划,也未获得国家政府的支持。就在此时,前苏联决定研制和发展航天站计划及航天飞机计划。而航天飞机的发射采用“能源” 号火箭。13 年后,第一枚“能源”号火箭发射成功。