龐之浩 魏云峰

美國太空探索技術公司于北京時間7日凌晨成功實現“獵鷹重型”運載火箭的首飛。這種現役運力最強火箭的誕生,一掃此前外界對其“27臺發動機同時點火”這種夸張設計的質疑。要知道,當年采用類似設計的蘇聯N-1超級火箭就曾折戟沉沙,最終讓蘇聯的登月夢想毀于一旦。
“巨獸”競爭
讓我們把時間撥回上世紀60年代初,那個美蘇太空競賽最瘋狂的時代。1961年4月12日,蘇聯航天員加加林率先實現太空之旅,備受刺激的美國總統肯尼迪宣稱:“這是繼蘇聯第一顆衛星上天后,美國遭受的又一次奇恥大辱!”為此,他發誓“美國人最終將第一個登上月球。”由此,美國“阿波羅”登月計劃駛上了快車道,終極目標只有一個——讓美國人在1970年之前搶先登上月球!
不過發射人造衛星和進入太空都成功搶先的蘇聯,又怎么可能甘心讓美國率先登月呢?早在1959年,蘇聯航天總師科羅廖夫就開始研制N-1系列重型運載火箭,它的紙面數據足以滿足載人登月甚至登火星的需求。等到美國“阿波羅”計劃公布后,蘇聯更是快馬加鞭,按照當時蘇聯的規劃,登月分成三個階段進行:發射“聯盟”號無人飛船繞月飛行;發射載人飛船繞月飛行;發射載人登月飛船,整個項目將在1968年完成,從而徹底勝過美國。
無論美蘇在紙面規劃上如何較勁,但只有拿出超大推力的重型火箭,登月計劃才有得以實施的基礎。美國為登月專門研制了號稱人類史上最強大的“土星五號”運載火箭,蘇聯則將希望寄托在N-1運載火箭上,它們都是超過100米的龐然大物。可以說,這兩頭巨獸誰先完工,誰就有望摘取載人登月的桂冠。
噩夢開始
蘇聯人沒有想到的是,雖然起步更早,但N-1的研制道路充滿坎坷。它最受詬病的設計是破天荒地采用30臺發動機并聯組成第一級火箭的推進系統。要知道,只要任意一臺發動機出現故障,就有可能導致發射失敗。因此發動機數量越多,系統越復雜,發射失敗的風險就越高。
其實美國研制“土星五號”時也遭遇了同樣的難題——是冒著拖延進度的風險重新研制大推力發動機,還是用推力較小但技術成熟的發動機“推力不足數量湊”?最終美國選擇了前者,“土星五號”第一級火箭采用了5臺大推力發動機。這種不同選擇,最終決定了這場太空競賽的成敗。
其實蘇聯原本也有機會選擇和美國類似的方案。在N-1火箭的總體方案剛被提出時,蘇聯火箭發動機設計師格魯什科就建議重新設計一款推力強大的RD-270火箭發動機,只需5臺RD-270發動機就足以推動N-1升空。但科羅廖夫以“RD-270采用的劇毒燃料即將被淘汰”為由加以拒絕,導致兩人原本就不和的關系徹底破裂。科羅廖夫只能與其他發動機設計師合作,采用推力小得多的NK-33發動機。
N-1的噩夢由此開始了。
原本科羅廖夫估算N-1火箭第一級只需要26臺發動機,但蘇聯情報部門獲悉美國“阿波羅”計劃進展順利后,為確保搶在美國之前登月,蘇聯方面修改了原先“三步走”計劃,要求直接準備載人登月。N-1不得不重新修改設計,浪費了大量時間。更可惜的是,正當N-1火箭設計進入關鍵時期,科羅廖夫突然于1966年病逝。這名航天奇才的離去,直接影響了N-1的研制進度。
還有一個意想不到的問題:用于發射N-1的拜科努爾基地只能通過鐵路運送火箭,由于尺寸過大,這枚超大火箭被拆散運輸,到了發射場后再重新組裝。結果許多潛在問題都無法即時發現并排除,留下了隱患。
四發四敗
1967年11月9日,美國“土星五號”火箭首發成功;1968年12月,載有三人的美國“阿波羅-8”號繞月飛船獲得成功;1969年7月,美國“阿波羅-11”號飛船準備載人登月……眼看美國在登月競爭中已經搶占先機,蘇聯政府下達了死命令——1969年2月21日之前,N-1火箭必須首飛。
關鍵時刻到了!2月21日,N-1火箭不負眾望成功點火升空,方圓幾十公里的人群都在歡呼“烏拉”。但僅過了70秒,火箭在1.22萬米高空發生大爆炸!事后調查顯示,這是由一臺發動機的輸送管路破裂引起的。
趕在7月16日美國“阿波羅-11”號發射之前,蘇聯進行了最后的努力。7月3日,第二枚N-1火箭點火,但還沒等它離開發射臺,就發生了驚天動地的大爆炸。這場號稱史上威力最大的火箭爆炸事故,僅僅是因為一顆螺絲釘的脫落。它不僅炸毀了發射臺,而且還導致蘇聯在登月競爭中的出局。
為挽回顏面,蘇聯一邊解釋說“從一開始我們就沒打算載人登月,而是希望用自動探測器對月球進行考察”,另一邊卻繼續為載人登月撥出巨款。兩年后,修改版N-1火箭重新豎立在發射臺上。1971年6月24日,N-1再次點火——起飛幾秒后火箭就失控掉落,還順帶砸壞了新修的第二座發射臺。
1972年11月23日,沒有鮮花與掌聲、沒有電視直播,在凝重肅穆的氛圍中,頂住連續三次失敗壓力的蘇聯技術人員迎來了N-1火箭第四次發射。這是N-1火箭最接近成功的一次,但在4萬米高空,一場大爆炸最終宣告了N-1火箭的失敗命運。
N-1火箭四發四敗的慘痛經歷澆滅了蘇聯當局的信心。隨著1972年美國“阿波羅”計劃的結束,蘇聯對登月項目也失去了熱情。蘇聯教授羅倫羅·揚回憶說:“中止登月,問題就出在運載工具上,登月計劃是1972年暫停的。后來又因要優先發展空間站,整個登月任務于1974年被取消。”
而作為贏家的美國卻對N-1火箭充滿興趣。蘇聯解體后,美國以超低價格買下N-1項目遺留的數十臺NK-33發動機,并用在新研制的“安塔瑞斯”運載火箭上。這種40年前的發動機,部分性能指標仍超過這次“獵鷹重型”使用的“梅林-1D”發動機。2016年,“安塔瑞斯”成功將貨運飛船送到國際空間站,也算間接圓了N-1火箭的太空夢。▲
環球時報2018-02-08