苏联航天技术为什么牛

在浩瀚的宇宙之中，离地球最近的天体就是我们唯一的卫星—月球，自古就有非常多的关于月亮的传说，我国更有嫦娥奔月的故事。进入20世纪科技有了巨大的进步，奔月成为了现实。近日中国从乌克兰手中个购买到40年前苏联时期的登月舱，并且乌克兰还提供该动力系统的最终设计图纸。虽然是40年前的东西，但它是苏联鼎盛时期产生的技术，很多技术和设计仍值得现在去借鉴学习。那问题来了，为什么在苏联鼎盛时期没能像美国一样成功登月呢？

在冷战时期美苏两国太空竞赛达到白热化，苏联一度占尽了优势，在太空探索中创造了一连串的“第一次”，但是，最早登月的确实美国人，这出乎所有人预料。造成这种局面的更本原因在于登月火箭—N1火箭，其实苏联早在20世纪60年代就已经在准备载人登月，就连此次卖给中国的登月舱也已经完成在轨返回测试，只是由于N1号登月火箭存在致命的设计缺陷，连续数次发射失败令苏联载人登月的梦想化为泡影。

N1火箭

苏联为登月计划而设计的火箭名为N1号，其第一级发动机是由30台使用煤油和液氧作燃料的大功率火箭发动机组成的，但是，从空气动力学角度来看，一枚火箭使用这么多发动机无疑存在着致命的缺陷：一方面，发动机组的众多发动机之间根本无法做到助推力的有效平衡；另一方面，为这些发动机分别添加燃料更是件令人头痛的事情，极易出现事故。结果，这种承载了苏联人太多期望的“巨无霸”，在拜科努尔航天发射中心总共试射了4次，每次都以悲剧和灾难收场。

苏联LK月球飞船

1976年，耗资巨大的N1号火箭项目被迫下马，苏联太空署署长黯然下令将剩余的N1号火箭硬件设施全部拆毁。苏联的登月梦彻底破灭。历史总是阴差阳错，在20世纪90年代，美国洛克希德马丁公司购买了当年N1火箭保留下来的发动机，他们发现苏联当时的技术比任何人想的都要强，这种发动机运用了我国现在还搞不定的闭式循环技术，这些技术后来被用于放大型的RD-180发动机，成为现今世界上最先进的火箭发动机，这也是苏联航天留下的最珍贵的技术遗产。就是这么先进的技术也没能助苏联登上月球，这才是真正的遗憾。

在整个航天科技领域，专家们从宏观角度看，认为前苏联的某些空间技术算不上世界最先进。但是，认为她建立起来的巨大航天体系是现今世界上最完整的，并且以总体优势体现了高科技目标，奠定了现代航天学的基础。

如果不计地面航天员训练中心以及测控中心等服务性机构，这个航天体系包括“和平”号空间站试验基地、“联盟”号载人航天飞船、“进步”号货运航天飞船、“联盟”号运载火箭和“质子”号运载火箭。依靠这些设备，开动这个天地间的复杂系统，进行广泛的空间科学研究和探索太空奥秘的任务。

“和平”号空间站复合体试验基地

“和平”号空间站在1986年2月20日发射入轨，质量20吨，长13.5米，最大直径4.15米，有效容积达90立方米，有太阳能帆板2块，总面积达102平方米，共有6个对接舱口。可以与它对接的专用舱和飞船有这样一些种类：大型对接舱，质量为20吨，直径4.15米，容积50立方米。其中不返回的大型对接舱，长度为6.5米；而返回的大型对接舱，长度为13米左右，并拥有太阳能电池帆板2块，面积40平方米，输出功率3千瓦。可以对接的小型对接舱，质量为7吨，长度7米，最大直径2.7米，有效容积10立方米。另外可对接的飞船是“联盟”号TM客运和“进步”号货运渡船。

以“和平”号空间站中心舱为核心的复合体试验基地，目前已完成第一阶段空间对接拼装任务，拥有5个模舱，其中3个科学舱、1个“联盟”FM飞船以及主舱。

科学舱是“量子1”号、“量子2”号和“晶体舱”。“量子”号天体物理实验室是在1987年4月11日与“和平”号对接的。“晶体”舱是1990年6月最后发射上去的，全长13.73米，最大直径4.15米，有5个冶炼炉，其中一个较小，便于搬动。全部炉子均能自动工作，各种不同实验可同时进行。每只炉子带有控制晶体培养过程的计算机。冶炼炉能为大量实验提供良好条件，这些炉内最高温度可达到2000摄氏度。因此“晶体”舱的前景十分可观。有消息报道说，自“晶体”舱拼装到空间站后的头7个月，已经生产价值1000万美元的空间半导体材料。到目前为止，还有一个地球遥感舱和一个地球环境监测舱未发射组装到位。但现已拥有5个模舱的“和平”号空间站复合体，已具备进行天体物理研究、生产小批量蛋白和晶体的能力。

在使用期间，这个空间站复合体，既可变更模舱数量，也可改变总的配置。专用模舱还能做机动飞行，单独去执行任务。目前，“进步”号货运飞船所占用对接口将供一个不返回大型对接舱对接之用，而“进步”号货运飞船则对接在这个不返回大型对接舱的另一个对接口上。

为了在中心舱即主舱和其他舱室放置科学仪器和设备，辟有专门位置。仪器和设备可能安装在舱室之内，也可能装在空间站复合体的外表。设备的尺寸主要受运输飞船以及某些情况下放置位置的限制。

空间站上的闸门暗室，可使航天乘员不离开空间站就可看管工作在开放空间里的仪表。复合体外部的仪表和设备通过机械固定器固定。仪表工作过程数据以及实验结果由构成仪器组成部分的自动记录仪记录，并可用站上遥测设备直接将数据信息传送给地面跟踪站。

带有科学研究成果设备的返回，则使用载人航天飞船。从回复仪器打包到飞船着陆地面，通常不超过两昼夜。返回地面设备的尺寸规定不超过450毫米×240毫米×160毫米。

“和平”号空间站内的空气和地球上大气层差不多，气温终年保持在20摄氏度左右，真是四季如春。如果不出舱到开放空间去，航天员可以不穿航天服生活和工作。由于空间站远离地面执行观天测地任务，其乘员随时可能遇到各种危险，因此站上总是停着一艘“联盟”TM飞船参与复合体的工作。实际上还时刻准备着执行救援任务。

“联盟”号TM飞船

“联盟”号是迄今应用最多的宇宙飞船，目前已进入第四个10年。“联盟”号总设计师卡罗廖夫为它设计了几种类型：一种是地球轨道上运行的三舱型；一种是用于验证月球飞行技术的捆绑式两舱型探测器；还有一种是月球着陆型。用于地球轨道运行的“联盟”号飞船，发展了三代：第一代称为“联盟”号，第二代称为“联盟”号T，第三代称“联盟”号TM。“联盟”号最初用于执行3人低地球轨道单飞飞行任务，飞行时间可达两周半。“联盟”号10和11用于“礼炮”号空间站作渡船。在“联盟”号11发生一次降落事故之后，前苏联人对“联盟”号作了重新设计，使之成为仅能作两天半独立飞行的两人座舱空间站的客运渡船，即“联盟”号T。自1967年4月以来，前苏联共发射第一代“联盟”号飞船40艘，发射第二代“联盟”号T共15艘。第三代“联盟”号TM宇宙飞船和“联盟”号T的区别是安装了更新一代的交会对接雷达与计算机、无线电通信、紧急救援、联合发动机装置和降落伞等设备，采用了轻型材料，可多载200千克载荷。1986年5月21日，第三代“联盟”号TM首次发射，23日与“和平”号空间站对接成功。20世纪末，专用于地面和空间站之间客运的“联盟”号TM飞船已经发射过10多次，均获成功。

“联盟”号飞船由近似球形的轨道舱、呈钟形的返回舱和呈圆柱形的设备舱三个舱段组成。目前是地面和空间站之间的客渡飞船，它在返回地球大气层之前，将轨道舱和设备舱抛弃，只有返回舱返回地球。从飞船起飞到入轨和返回，航天员都坐在返回舱内。返回舱内部容积4立方米，原有3个座位，能容纳3名航天员，后来改成2个座位，容纳2名航天员。舱内有显示各系统设备工作状态的仪器、导航仪表和各系统的控制转换开关。在其底部有防热罩，其内有4台装有固体推进剂的缓冲着落火箭。飞船入轨后，航天员就可进入轨道舱工作或休息。轨道舱容积4.9立方米，内有交会和对接系统、电视摄影机、出舱活动设备、航天员进膳用具、部分通信等。设备舱分前、后两舱，前舱为仪器舱，内有遥测系统、主要通信设备、各种传感器，后舱为发动机舱。设备舱外表装有天线系统。

“联盟”号TM的外表面除8平方米的辐射器外，均有热覆盖防护。生命保障系统大部分装在轨道舱中，一小部分装在返回舱中，独立部分放在长沙发椅下。氧气瓶供紧急情况时用。废物管理和饮食都在轨道舱中进行。返回舱有够48小时的空气、食物和水，供紧急着陆时用。和货运飞船比较，“联盟”号载人飞船由于生命保障系统、热防护、控制和其他有关部件占去相当部分的有效载荷而费用昂贵。

“进步”号货运飞船

“进步”号货运飞船是用“联盟”号载人飞船改装而成的。除去飞船载人所必需的部分，还装备有自动控制系统；降落返回舱用推进剂和氧化剂容器来取代；原用于航天员工作和休息的地方，变成了“进步”号飞船的货舱。“进步”号货运飞船发射时重量为7吨，有效载荷2.5吨，大约是其自身重量的36％，效益是相当高的。

“进步”号货运飞船给空间站驻站人员运送他们需要的燃料、压缩空气、食物、水、空气再生器、衣服和邮包，还运送实验需要的置换设备、仪器和装置，还有普通摄影、电影摄影胶片。因为宇宙辐射原因，胶片在空间站不能长期保存。

“进步”号货运飞船还帮助运走航天乘员在空间站不再需要的东西。虽然废物垃圾可通过空气锁箱丢弃，但会污染宇宙空间并损失空气，此外，通过空气锁箱是丢弃不了大的东西的，所以航天乘员们都喜欢用“进步”号货运飞船处理他们的垃圾。

“进步”号货运飞船和空间站对接并卸货之后，装好垃圾便脱离对接，启动减速发动机，离开地球轨道向大地飞去。由于货运飞船没有热防护措施，进入地球浓密大气层后便立即被完全烧毁，如果有少许残余，一般会溅落大洋之中。

“联盟”号运载火箭

“联盟”号运载火箭是一种三级火箭。第一级是由捆绑在第二级下部外侧的4个火箭组成。因此，“联盟”号运载火箭是由6个火箭发动机串并联组成。发射的飞船固定在火箭的第三级上，外面有整流罩，整流罩的前端固定着应急救生火箭。运载火箭与飞船组合体全长48.8米，底部最大直径10.3米。“联盟”号运载火箭在航天体系中的作用是向空间站发射“联盟”号TM客运飞船和“进步”号货运飞船。火箭的有效载荷能将6900千克重的飞船送入倾角50.5度、远地点450千米、近地点200千米的近地椭圆轨道。发动机燃料为高、低两种沸点的混合推进剂。事实证明，“联盟”号运载火箭的设计是高度成功的，有极好的可靠性和长久的生命力，生产、使用已经30年。其质量可以和已经持续生产制造25年的DC-3航空器、著名的德国大众汽车公司的产品相媲美。用“联盟”号运载火箭发射飞船的次数与美国“水星”、“双子星座”、“阿波罗”以及航天飞机发射次数的总和相当。平均每年用“联盟”运载火箭发射飞船6次。由于长期使用，该运载火箭生产批量大，工艺稳定，成本也便宜。

“质子”号运载火箭

“质子”号运载火箭有两种形式：一种是串平行三级发动机火箭，另一种为改型的四级火箭。“质子”号运载火箭也已使用20多年，在航天体系中专用于发射“礼炮”号、“和平”号空间站以及“和平”号空间站的专用模舱。

“质子”号三级火箭，不包括载荷时全长44.3米，能把21吨有效载荷送达倾角51.6度、200千米高的近地圆形轨道。四级型“质子”号火箭能将2200千克有效载荷送达任何对地静止轨道位置，能将5700千克载荷送往月球，5300千克载荷送往金星，4600千克载荷送往火星。所有各级火箭发动机燃料均为混合推进剂。

考察前苏联航天体系，各构成要素非常协调且运用恰到好处，各显其能。虽然用一次性发射系统做天地间的运输工具，但由于生产批量大、工艺稳定和可靠性好，成本反而比可重复使用的航天飞机低。

这个航天体系的长期运行，为空间科学研究带来极大好处。例如，前苏联航天员已经完成了500项以上空间材料加工处理和合金形成试验，有的已经以空间车间的形式进行小批量生产。空间产品性能优于地球产品，通常具有更好纯度和特性。所有试验成功的这些项目，在转向大规模空间工厂生产后，能引起工业的巨大变革。同时，航天员在空间站长期工作，积累了丰富经验，还不断创造在空间长期逗留的纪录，说明空间生命科学研究的重大进步。

N1运载火箭是苏联研发的用来将苏联宇航员送到月球的火箭。也就是被西方人称为G-1e或SL-15的火箭。N1就是俄语носитель（运载器）的缩写。火箭研发工作比土星五号晚，不仅资金短缺、未测试，四次发射试验都失败了，于是苏联在1976年正式取消了这项工程。前苏联的月球发射计划是用一个单独的发射工具，即“N-1”号运载火箭，并且 要在月球轨道实现对接，这和美国用“土星”5号发射“阿波罗”号和登月舱飞船是采用的是相同的方式。“N-1”号曾在1969年2月21日发射，进行飞行试验，但最后在40000英尺高度爆炸而失败。1969年7月3日又进行了一次发射演习，但也失败。前苏联又分别于1971年6月和1972年11月试验了两次，两次都以失败告终。1971年6月的飞行中，发射后几秒钟，推进器失去控制，不断旋转摇摆。计算机关闭了发动机，“N-1”火箭又一次掉下来，完全毁坏了1969年已经严重毁坏的第二个发射台和塔台。可能是由于时间紧迫以及资金短缺，这一世界上最大的火箭共进行了四次发射，之前却没有进行过测试或试验。但是后来“N-1”火箭经过技术改进最终变成了如今的“能源号”火箭。“N-1”号的屡次失败粉碎了前苏联人的登月之梦，前苏联设计和建造登月飞船的工程师们肯定早已知道他们所冒的风险。回顾硬件制造过程、发射经过，以及花费，没人能怀疑航天员们的技术及超人的勇气。

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