苏联航天的沉浮:一个牛逼的航天计划是如何走向崩盘的?

来源:快报
责任编辑:王亮
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1966年1月14日,一上午都在例会上与专家们探讨技术问题的ОКБ-1设计局副总设计师瓦西里.米辛(Василий Мишин),到了下午突然推掉了所以日程安排。直到这一天的午夜,他才在日记里写下了这样几句话:

16:00. Умер С.П. Королев.

(下午四点,科罗廖夫逝世)

18:00. ...по орг похорон С.П. Королева.

(下午六点,参加科罗廖夫的葬礼)

24:00. Никто не уходит — у всех печальный озабоченный вид.

(午夜12点,没有一个人离开——每个人脸上都写满了哀伤和忧虑)

从这短短的几行字里,人们依稀能感受到当年科罗廖夫的死讯在整个设计局所引起的震动。作为ОКБ-1设计局乃至整个苏联航天事业的灵魂人物,科罗廖夫的骤然离世,为尚在艰难中前行的探月工程蒙上了一层阴影。就在离世前的几个月,科罗廖夫还在为事故频发的E-6月球探测器计划而奔波,他不光要亲自对火箭与探测器设计图纸进行全面检查,还要应付由苏联科学院对E-6计划的全面审查和评估(由克尔德什主导),甚至要亲赴莫斯科向苏联高层为多次任务失败进行解释。同时还要分出精力继续推进计划中的载人登月项目。巨大的工作压力终于耗尽了这位航天巨匠最后的精力。

一、来自拉沃契金设计局的协助

科罗廖夫去世后不久,米辛成为ОКБ-1设计局新一任掌舵人,首先摆在他面前的就是陷入僵局的探月与载人登月计划——这是科罗廖夫的遗志,更是设计局此时必须继续下去的伟大工程。而这其中,屡遭失败的E-6月球探测器项目最让人头疼。马克西莫夫领导的探月组已经力不从心,好在科罗廖夫去世之前就为E-6寻找到了一线生机。

首先对最新研制、但在数次E-6发射时事故频发的8K78“闪电”(Молния)型运载火箭(与8K72E一样发展自R-7型火箭)进行一系列改进,重点改善新增的第四级火箭的安全性(采用ОКБ-1设计局自己研制的 11Д33 型火箭发动机)。改良后的火箭被命名为8K78M型。

“闪电”型运载火箭新增的第四级火箭(即Л段火箭)

其次,对E-6研制项目本身进行重大调整。早在1964年 E-6.5号探月器发射失败之际,科罗廖夫就开始寻求其他设计局的帮助。最终他把目光投向了第301试验设计局(ОКБ-301),这个设计局还有一个如雷贯耳的名字:拉沃契金设计局(Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина)。提到这个名字,熟悉二战史的朋友绝不会陌生。二战期间著名的拉-5,拉-7战斗机就出自拉沃契金设计局,曾是很多苏联王牌飞行员的座机。但到了喷气时代,受到来自米高扬和苏霍伊等设计局强大的竞争压力,设计局在飞机制造领域开始走向没落。直到1960年原总设计师谢苗?拉沃契金(Семён Лавочкин)去世后,ОКБ-301设计局进行重组,开始涉足航天器设计与制造。不过在这一时期,刚刚开始转型的ОКБ-301曾短暂并入切洛梅麾下的ОКБ-52设计局,成为其下属的第5局。直到科罗廖夫登门求助,这种寄人篱下的日子才算结束。

因月球-9号与10号的成功,国际航空联合会(FAI)主席弗拉季米尔?科基纳基(Владимир Коккинаки)授予巴巴金荣誉证书

正是看中了原ОКБ-301强大的设计能力,科罗廖夫希望将手中的E-6项目交由它来接手。此时负责第5局具体事务的是ОКБ-301原副总设计师格里高利?巴巴金(Георгий Бабакин),科罗廖夫的意愿很快得到他的积极响应。1965年4月科罗廖夫更是亲自访问第5局,将E-6的设计资料全部移交给巴巴金。如获至宝的巴巴金立刻在科罗廖夫的协助下将第5局从ОКБ-52设计局独立出去,正式更名为后人熟知的“拉沃契金设计局”。巴巴金本人更是直接升任设计局总设计师,并开始组织队伍对E-6型进行重新设计。科罗廖夫这种类似“挖墙脚”的行为令执掌ОКБ-52设计局的切洛梅非常不悦,这也成为后者日后不断杯葛ОКБ-1设计局的诱因之一。

1965年秋,巴巴金就基本完成新型E-6探测器的设计工作,并命名为E-6М。与旧版本的E-6型一样,E-6М依然采用“飞行单元”与“自动月球站”结合的模式,但在仪器舱与动力舱的设计上更加优化,巴巴金为其采用第二试验设计局改良的KТДУ-5А型发动机作为探测器主要动力。同时配备了更轻更高效的探测仪器。并对登陆舱外部的保护气囊进行修改,将其启动充气时间延后到制动火箭点火之后,进一步保证登陆器安全。由于探测器表面已没有空间安装太阳能电池板,E-6M与E-6一样在飞行单元以及登陆器舱内安装内置电池组提供电力。

由“拉沃契金”设计局重新设计的E-6M型月球探测器

E-6M型所搭载的登陆舱(左),以及登陆舱软着陆步骤(右)

不得不承认,科罗廖夫在去世前完成的这两项工作,对日后ОКБ-1设计局能够成功实现探月器软着陆与绕月飞行至关重要。虽然他的骤然离世一定程度上打乱了设计局原有的部署,但新型E-6M探月器的发射工作还是迅速地进入倒计时。

二、第一次软着陆

1966年1月31日,在科罗廖夫逝世仅两周后,被命名为“月球-9”号的新型E-6M探月器在8K78M火箭强大的推力下离开地球,顺利进入奔月轨道。在飞行到距离月球233000km时,“月球-9”号成功完成轨道修正机动(即将制动火箭朝向月球)。两天以后,在到达月表上空8300km时月球-9号开始垂直降落,地面指挥中心的工作人员屏住呼吸,目不转睛地注视着屏幕上不断降低的高度值。7000km...6500km...6000km...,直到下降至距月面75km时,制动火箭点火启动,探测器下降速度开始减慢。又经历了48秒的等待,“月球-9”号在距月面仅480米时,下降速度降为零。在探测器静止的这个瞬间,被充气气囊包裹着的登陆器被以14m/s的速度抛出,同时燃料耗尽的探测器飞行单元也随之撞向月面。

之后月球-9号的信号暂时消失了,登陆器在进行抛登陆气囊,以及器材展开等动作时,地面接收不到任何信息,工作人员只能等待。又经历了提心吊胆的4分钟后,一段微弱的嗡嗡声传到了地指中心控制室——是登陆器发来的信号!“乌拉!”,现场的工作人员立刻陷入狂欢中,自“探测器-3号”成功以来,他们已经有一年多时间未接收到来自月球的好消息。经过进一步测算,登陆器降落在位于月球风暴洋(Oceanus Procellarum)内的卡瓦列里环形山(Cavalerius)东北约60公里处。这是一片视野开阔的平原,非常利于对拍摄工作。这是人类首次实现探测器在月球表面的软着陆,也是人类首次将人造探测器送至地外天体表面。其开创性的意义不言而喻。

月球-9号登陆器的登陆地点

当然,此时还远未到举杯庆贺的时候,接下来的任务意义更为深远。到了第二天凌晨,登陆器的拍摄系统开始启动,摄像头从登陆器体内伸了出来,借助旁边三座三棱反射镜面对附近的月貌进行全景拍摄,当天下午开始向地面传回图片信号。

令苏联感到尴尬的是,月球-9号传回的图片信号最先是被一直以来密切关注苏联探月动向的英国乔德雷尔?班克天文台(Jodrell Bank Observatory)接收并解析出来。当年月球-2号成功实现硬着陆的消息也是这个天文台最先探知并对外发布的。当解析出来的图片徐徐展现在英国天文学家眼前时,他们无一不感到震惊:月面上的岩石和巨砾,以及远处的撞击坑清晰可见,黑暗中的这一片荒凉景象,让人恍若身临其境一般。

月球-9号传回地面的首张月貌实景照片(局部)

在还未知会苏联方面的情况下,英国人就迫不及待地将这张珍贵的月貌写真登报发布。这种形同窃取的行为令苏联方面恼怒不已,为此还引起了两国间的一场外交风波。不过通过英国方面的抢先报道,已经开始“阿波罗”计划的美国再次意识到:在与苏联的这场竞逐中,自己又落败了。

1966年12月21日,在月球-9号获得成功的将近一年后,被命名为月球-13号的新一款E-6M探月器发射升空,并于24日成功登陆月球。与月球-9号不同的是,13号搭载的登陆器增设了两台机械臂,在末端分别安装有机械式土壤仪和辐射密度仪。前者可插入月表下约4.5cm,对月球土壤的密度与成分进行测量——最终测量结果显示,月壤与中等密度的地球土壤非常接近。而后者则用于测量月球表面的辐射——而结果也表明,人类可以承受月球表面的辐射。

月球-13号装有两台机械臂

而在月球-13号获得成功前的一年时间里,巴巴金又在E-6M的基础上推出了用于绕月飞行及拍摄的E-6C与Е-6ЛФ型,和用于测试无线电通讯的Е-6ЛС型,这三种型号实际上就是直接利用原E-6M的飞行单元,搭载专门设计的小型航天器。这其中“月球-10”号和Е-6ЛФ.102在月球-13号发射前取得成功。

E-6C型探月器模型,注意其头部的绕月飞行器

三、为了载人登月

先是成功实现月表软着陆,接着完成绕月飞行任务,并在之后的软着陆任务中借助仪器测试月表环境——明眼人都能看出:苏联这一系列的探月任务都是在为计划中更为庞大的载人登月做准备。实际上,此时苏联的探月工程除了部分用于单纯的科学研究之外,几乎成为了科罗廖夫设想中的载人登月计划的一部分。

1967年4月7日,属于Е-6ЛФ型的月球-14号发射成功,E-6系列探测器就此完成所有任务。而美国NASA用于执行与E-6几乎同样任务的勘探者系列(Surveyor)只成功完成两次发射任务,计划中的“阿波罗”登月计划也刚刚遭遇了一次惨痛失败(即阿波罗-1号,三名航天员殒命于指令舱火灾)。

阿波罗1号烧毁的指令舱,左为外部、右为内部

在这场探月/登月角逐中,苏联毫无疑问仍然处于领先地位。如果此时有人抛出:“苏联将领先美国率先登月”这种言论,无论是美苏哪一方的看客,都不会感到奇怪。科罗廖夫在生前就曾对同僚们信心百倍的说过:

“В год пятидесятилетия Советской власти советский человек будет на Луне!”

“在苏联成立50周年(即1972年)之际,苏联将成功登陆月球!”

然而天意弄人。此时苏联航天队伍内部的问题要远大于美国,在科罗廖夫时代原本被坚定贯彻的探月/登月计划,此时却受困于高层目标不明,部门利益倾轧,用人不当等诸多制度性问题。而最大的问题还是出在新任ОКБ-1设计局总设计师米辛的身上。作为一名兢兢业业的技术人员,米辛并不具有科罗廖夫那样统筹兼顾,眼光敏锐的领导力。从马克西莫夫和巴巴金,到加加林和列昂诺夫,几乎所有参与探月/登月计划的人,都对其颇有微词。而曾任苏联国防科技委员会第一副主席的格里高利?秋宁(Георгий Тюлин)更是极为恶毒的评价他:

“Глупый индюк. Гонору у него в пять раз больше, чем было у Королёва, а уменья — в десять раз меньше”

(这只愚蠢的火鸡,沽名钓誉的功夫强过科罗廖夫5倍,能力却低了不止10倍!)

这些内部的不利因素正在将苏联整个探月/登月项目推向失败的边缘。不过此时,ОКБ-1设计局和拉沃契金设计局依然在为接下来的探月任务奔忙。在E-6完成使命后,根据科罗廖夫当年的规划,拉沃契金开始研制第三代探月器,主要任务包括:月球采样器(包括将采样标本送回地球),轨道器和月球车,这一系列的探月器被命名为E-8系列。不过此时ОКБ-1设计局所有的精力都集中在载人登月项目上,在早期的第一代与第二代探月器任务完成后,拉沃契金设计局新一代探月器的研制工作只得为载人登月计划让路了。

从1968年起,原本由登月组负责研制的三款无人飞船则被临时借调过来用于探月。这三款飞船分别名为探测器-5/6/7号,虽然与先前的探测器-3同名,但却完全不是一种型号,先前的是用于探索近地行星的小型探测器,而后三者则属于联盟7K-Л1(Союз 7К-Л1)型飞船,是苏联版载人登月计划中的一款用于无人测试的飞船。但从外形上看,该型飞船实际就是一款去掉轨道舱的联盟7K型飞船。

1968年9月15日,新型的“质子”型火箭搭载着探测器-5号成功升空。在升空67分钟后成功进入奔月轨道。技术人员在飞船的返回舱内还放置了2只小海龟,2只果蝇和蚯蚓以及237枚苍蝇卵,用于测试绕月飞行时的舱内环境。9月19日凌晨,探测器-5号成功进入距离月球1950km的绕月轨道。

9月21日,探测器-5号的返回舱成功在太平洋溅落,成为世界上第一个成功回收的月球探测器。守候在附近海域的苏联海军舰船迅速将其打捞上来,并转移到一艘苏联货船内装运回国。技术人员欣喜的发现,搭乘探测器-5号的两只小海龟安然无恙,237枚苍蝇卵中甚至有一些已经开始孵化。这极大证明了联盟7K飞船完全可以安全地将人类运送到绕月轨道并安全返回。

被转移到货船上的“探测器-5”号返回舱(左),科学家们饶有兴致地对返回的两只小海龟进行研究

同年11月10日,同型号的“探测器-6”号成功发射,此次任务与“探测器-5”几乎一致,同样进行无人绕月飞行,同样装载了海龟等动物用于测试,但联盟7K-Л1本身的设计问题在返回地球的时候暴露无疑,首先是高增益天线未能成功分离,接着返回舱的密封圈意外脱离,导致舱内失压,返回舱内的动物立即死亡。然后在几千米的高空,返回舱的着陆制动火箭被提前启动,并提前抛离降落伞具,返回舱立刻像一枚子弹一样笔直的撞向地面。如果舱内载有航天员,后果将不堪设想!

四、亡羊补牢

而仅仅1个月以后的12月21日,苏联人就得到一个令他们震惊不已的消息,美国的阿波罗-8号载着三名航天员成功发射!在飞行了69小时后,阿波罗-8号成功进入绕月轨道,航天员威廉?安德斯(William Anders)透着舷窗拍下了那张著名的“地出”照片。12月27日三名航天员成功返回地面。

左为1968年11月14日苏联探测器-6号在绕月轨道拍摄到的地球影像,右为同年12月24日阿波罗-8航天员安德斯拍摄的著名的“地出”(Earthrise)画面。

苏联怎么也没有想到,之前还跟在苏联的E系列探测器蹒跚学步的美国,居然能在这一时刻将航天员直接送上绕月轨道!

刚刚遭遇探测器-6号失利的苏联人,在面对美国迅猛追赶的步伐时,从国防科技委员会到ОКБ-1设计局都开始对登月计划产生动摇,这在科罗廖夫时代是不能想象的。苏联开始意识到,此时要追上美国人载人登月的步伐已经十分困难。而在此后的1969到1972年间,计划中为登月飞船提供动力的N1型大推力运载火箭连续四次试射失败,又再一次沉重了打击苏联载人登月的信心,直至苏共中央正式取消了载人登月计划。

载人登月计划取消了,原来的探月计划却还在继续。事实上,为了在与美国竞逐载人登月落败后挽回一些作为超级大国的颜面,苏联责成ОКБ-1设计局将原来载人登月组的资源合并到拉沃契金设计局内,继续着E-8系列采样器和月球车的研制工作。

1969年7月20日,在万众瞩目中,美国航天员阿姆斯特朗从阿波罗-11号登月舱的悬梯上缓缓走下,双脚稳稳地踩在了月球的土地上。这一刻成就了美国航天事业新的辉煌。阿波罗-11号登月的地点位于月球正面东部的静海(Mare Tranquillitatis)区域内。而就在第二天,苏联的“月球-15”号(луна-16)月球采样器在距离静海不远的危海(Mare Crisium)区域坠毁,任务随即宣告失败,只在月球上留下一块残缺的身躯与一道孤独的背影。

前四篇:

《尘封的苏联故事:60年前,人类第一枚奔月探测器呼之欲出》

《分秒必争:谁先奔向月球?》

《人类望向月背的第一眼:只有一次机会!》

《苏联探月困局:“有心栽花花不开”》

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第 228 期

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