愚蠢火箭設(shè)計——蘇聯(lián)登月夢想落空

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發(fā)表于 2013-10-22 12:40:40 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式

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。實際上，蘇聯(lián)也制定了登月計劃，但最終以失敗告終，失敗的一個重要原因要歸咎于一種令人感到瘋狂的火箭——N1火箭。
提到最終以失敗告終的蘇聯(lián)登月計劃，人們往往將矛頭指向拙劣的管理制度或者經(jīng)濟原因，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為蘇聯(lián)人率先將衛(wèi)星送入太空，率先讓動物進行太空飛行。他們的宇航員尤里-加加林不僅是進入太空第一人，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，美國人只進行了一次載人太空飛行，由艾倫-謝潑德進行。但確切地說，謝潑德進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。

1969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。雖然長度略短，重量略輕，N1 火箭的推進力更大。N1 火箭安裝了大量發(fā)動機。

土星V型火箭只安裝了5臺大型發(fā)動機，相比之下，N1 火箭安裝了30臺小型發(fā)動機。其中24臺發(fā)動機在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)工程師認為如果一臺發(fā)動機無法正常工作，也不會對火箭產(chǎn)生太大影響。不幸的是，他們的這種設(shè)計最終遭遇噩夢。

與N1 火箭相比，土星V火箭的設(shè)計較為簡單，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”號宇航員的遇難要歸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。

N1火箭共進行了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。縱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)動機產(chǎn)生的推進力變化所致，由于安裝了30臺不靠譜的發(fā)動機，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。

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)動機本應(yīng)有序關(guān)閉。但由于N1火箭設(shè)計上存在的缺陷，發(fā)動機關(guān)閉并沒有按計劃進行，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劃。借助于衛(wèi)星，美國人得知了蘇聯(lián)人的研制計劃。但直到1989年，蘇聯(lián)政府才正式承認N1火箭研制計劃失敗，因為這畢竟是一件十分丟臉的事情。在承認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。

點評：
有些東西是天生改不了的，這叫什么來著，民族秉性

蘇聯(lián)

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發(fā)表于 2013-10-22 16:08:09 | 只看該作者

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，負責估計這老家伙無論如何都不會同意那30發(fā)動機并聯(lián)的方案的。
按照帽子一貫的設(shè)計風格和工程哲學，越簡單的東西越可靠，這種理念目前在機械領(lǐng)域依然適用。“簡單=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，比如更快的計算機。其實N1的那些小發(fā)動機可靠性還是不錯的，后來很多都出口給了米國。但當這些發(fā)動機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)動機之間的協(xié)調(diào)。
反過來，米國的5聯(lián)發(fā)動機要簡單的多，而簡單的前提，是人家攻克了至今最大發(fā)動機的難題。
這其中蘊含的道理應(yīng)該是什么時候該偷巧，什么時候該攻關(guān)的問題