暗战1969:月面上的那些明争暗斗

飞蠓 2020-01-1101:43:04 评论 3,709 views

阿波罗登月系列

1969年在地球上发生了不少大事:尼克松上台,中苏在边境地区发生武装冲突,互联网的前身阿帕网建立。就连38万千米之外向来与世无争的月球也被卷入地球上的纷争之中——始于1957年的美苏太空竞赛在这一年进入了白热化的阶段,胜负即将在月面上决出。

1957年10月4日,苏联用洲际导弹改装的运载火箭发射了第一颗人造地球卫星“斯普塔尼克1号”,揭开了美苏太空竞赛的序幕,此后苏联凭借强大的航天实力,频频创造出一个又一个耀眼的第一。为了挽回美国的颜面,1961年5月,时任美国总统约翰·F·肯尼迪宣布美国将在1970年前把宇航员送上月球并安全返回。虽然肯尼迪1963年遇刺身亡,但其继任者林登·约翰逊却以极大的热情推动美国航宇局(英文缩写NASA)实施代号为“阿波罗”的载人登月计划,为此在任内不惜拨出巨资支持NASA(1966年,NASA的预算是59.33亿美元,占美国当年GDP的0.6%,联邦总财政预算的4.5%)。而当时的苏联最高领导人尼基塔·赫鲁晓夫虽然没有公开回应肯尼迪的演讲,但却暗暗制定了抢先把人送入环月轨道和月面的航天计划。

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赫鲁晓夫和肯尼迪会面

从1961年5月开始到1968年年底,短短7年时间,美苏一共向月球发射了52颗各式各样的探测器和飞船,其中苏联继续创造了多个第一,例如第一个在月面上软着陆的探测器,第一个绕月飞行的航天器,第一批搭载飞船绕月飞行的生物等,但是苏联人的好运到1968年年底就结束了,这一年12月21日,NASA成功地发射了第一颗绕月飞行的载人飞船阿波罗8号,美国宇航员詹姆斯·洛威尔、威廉·安德斯和弗兰克·博尔曼成为有史以来第一批飞抵月球轨道的地球人,一举扭转了美苏太空竞赛中美国长期落后一拍的颓势。

按照美国人原订的计划【1】,阿波罗8号本来将是一次近地轨道飞行测试(D任务),要到1969年阿波罗10号才会把人带向月球轨道(E任务),然而苏联从1967年年底开始,用“质子K”型火箭发射多艘掠月和绕月飞行的无人飞船,并多次获得成功,这使NASA担心苏联人将抢先实现载人绕月飞行【2】,这时CIA也得到了情报,称苏联将于1968年12月执行一项秘密的载人绕月飞行任务,为此,NASA于1968年8月修订了计划,决定把不带登月舱的阿波罗8号飞船送入月球轨道。

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阿波罗8号返回舱实物

美国人的情报很灵,苏联人确实打算在1968年用N-1火箭把绕月飞船“联盟7K-L1S”送入轨道【3】。然而人算不如天算,N-1火箭自从1967年11月25日首次竖立在发射台上开始,就问题不断,一直到1968年12月还是无法执行飞行任务,结果美国人用阿波罗8号拔得头筹,对赢得太空竞赛的信心大大增加。

进入1969年,美苏双方按照各自的节奏展开了最后的决战。美国方面从1968年1月起就停止了所有无人探测月球的探测器的发射,集中全部力量突破载人登月;而苏联方面一方面寄希望于大推力的N-1型运载火箭的成功发射,另一方面则延续此前的无人探测月球计划,持续使用推力较小的“质子K”发射“月球”系列探测器和掩护名为“探测器”系列的无人飞船,希望能够在无人采样返回方面取得突破,以此抵消美国人成功登月的影响。

在这样的思路指引下,1969年1月20日,苏联首先用“质子K”运载火箭在普列谢茨克发射了一颗“联盟7K-L1型可载人绕月飞船,可惜由于第2级火箭四个发动机中的一个提前关机,飞船未能准确进入轨道,此后第3级火箭发动机也提前关机,任务遂告失败,飞船使用逃逸模式返回地球。

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联盟7K-L1型飞船正在进行地面检测

一个月后,即2月19日,苏联又使用“质子K”在拜科努尔发射了“月球E-8”型月面软着陆器,由于新开发的整流罩的设计缺陷,在发射后51秒时突然碎裂,碎片高速击中火箭箭体,导致第一级火箭爆炸,并引爆上面级。由于发射失败,这次任务没有官方编号,后世称其为“月球15A”号。根据苏方记载,月球15A重约5.59吨,它的任务是把一个遥控月球车部署到月面上(类似于我国的嫦娥3号任务)。

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月球15A可能的样子,顶部为月球车

苏联人的霉运还没完,2天以后,即2月21日,苏联人在拜科努尔发射了搭载了“联盟7K-L1S”型可载人绕月飞船的第一枚N-1运载火箭,火箭起飞68.7秒后在空中爆炸解体,飞船被逃逸塔安全带回地面。

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N-1火箭第一次发射,点火瞬间电视截屏

接下来该美国人登场了,1969年3月3日,土星5号在肯尼迪角(原名卡纳维拉尔角,1963年改名为肯尼迪角,1973年又改回原名)发射升空,把阿波罗9号送入轨道。这是一次D任务。阿波罗9号飞船由指令勤务舱和登月舱组成,宇航员们首次进入登月舱,演练了包括模拟月球轨道交会对接程序在内的全部机动动作,并多次启动指令勤务舱主发动机以测试其可靠性。整个任务圆满成功。

两个月后,即5月18日,阿波罗计划F任务开始。三名宇航员乘坐阿波罗10号,由土星5号送入地月转移轨道,飞船成功进入环月轨道后,其中两名宇航员按照登月程序进入登月舱,然后登月舱脱离指令勤务舱,开始向月面下降,他们下降到距离月面18千米时停止下降,开始近距离绕月飞行,在绕月第二圈时他们抛掉登月舱下降级,启动登月舱上升级开始演练从月面上升并与指令勤务舱交会对接的程序。5月26日,三名宇航员成功回到地球,此举宣告美国人通向月面的道路已经畅通无阻了。

苏联人急眼了,于是又连续组织了三次发射。6月14日,一枚“质子K”火箭在拜科努尔发射升空,火箭携带了一颗“月球E-8-5”型月面软着陆器,它的质量是5.7吨,其任务是在月面采样并送返地球(类似于我国的嫦娥5号任务)。倘若成功,即便苏联没有实现载人登月,也能稍稍挽回一些颜面。然而这次胜利女神依然没有站在苏联一边:火箭的上面级点火失败,因此该软着陆器没有进入地月转移轨道。这次失败的发射任务依旧没有官方命名,后世研究者将其命名为“月球15B”号。

更大的打击接踵而至。7月3日,第二枚N-1火箭携带着“联盟7K-L1S”绕月飞船点火升空,由于一枚松动的螺栓在点火瞬间被煤油卷入8号燃料泵,点火起飞10秒后,火箭发动机控制系统反应失当,错误地关闭了全部发动机,致使重达2000多吨的火箭坠落到发射台上并迅速倾倒,引发一次剧烈的爆炸,把整个发射台夷为平地。飞船进入紧急逃生模式,由逃逸塔携带降落在2千米外安全着陆。

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N-1运载火箭第二次发射,爆炸瞬间

苏联人甚至没有时间悲伤,由于7月7日阿波罗11号已经宣布将在7月16日发射,为此他们抢在7月13日,匆忙发射了“月球15”号软着陆器。发射本身非常成功,苏联官方通讯社塔斯社当天发布消息说,“月球15”号正常进入地月转移轨道,因为担心失败,塔斯社仅含混地称其任务是“进一步探索月球附近的空间”,实际上,这个重达5.6吨的“月球E-8-5”型软着陆器真实的目的依旧是月面采样返回。

三天后,7月16日,三名宇航员尼尔·阿姆斯特朗、“巴兹”·奥尔德林和迈克尔·柯林斯在万众瞩目下进入阿波罗11号飞船指令舱,并由土星5号送入太空,之后成功进入地月转移轨道。月球15号和阿波罗11号这两个航天器一前一后飞向月球,美苏在月面上的竞赛,就这样戏剧性的进入了高潮。

7月17日,月球15号率先到达月球,并成功进入环月轨道,之后它进行了复杂的机动变轨操作,2天后,即7月19日,阿波罗11号也进入了环月轨道。有趣的是,苏联方面对阿波罗11号的成功发射并没有表现出明显的敌意(中国对阿波罗11号的发射根本未予公开报道,采取了明显无视的态度),恰恰相反,它表露出的是甚至让人感觉有些过分的热情,例如参加联合国经社理事会会议的苏方代表在发言中就欢呼美国“阿波罗11号”的登月飞行是一个“伟大的成就”,而闭口不谈苏联自己的月球15号。7月18日,苏联航天官员向美方通报了月球15号的基本情况,并保证它不会干扰美方的载人登月行动。中国新华社主办的《参考消息》当时讥之为“美苏在‘空间探索’方面加紧勾结”。考虑到尼克松上台后向中、苏同时摇起了橄榄枝,而中苏之间又在边境地带剑拔弩张,苏联官方有意在表面上缓和与美国的关系以在国际上孤立中国并非不可想象。

然而这并不代表着苏联在登月竞赛中会主动认输。7月20日格林尼治时间18时11分,阿姆斯特朗和奥尔德林进入“鹰”号登月舱,开始向月面进发,与此同时,“月球15”号依旧在环月轨道上飞行,除苏联人外没人知道它的下一步计划,虽然英国的焦德雷尔班克射电天文台监听了它的天地通信记录。

格林尼治时间20时17分43秒,“鹰”号登月舱的一条支撑脚的尖端触到了月面,舱内指示灯亮起,此时仪表显示下降级燃料只够再用30秒钟。宇航员们迅速执行剩余的着陆程序,关闭了下降级发动机,登月舱稳稳地停在月球表面宁静海的一角。人类终于第一次在地球之外的其他天体上登陆了。7个小时后,焦急的宇航员们穿好月面宇航服,打开了登月舱的舱门。阿姆斯特朗首先爬下固定在一条支撑脚上的舷梯,检测装置显示此刻他的心率一度达到180次/分钟。他稳定了一下情绪,1969年7月21日格林尼治时间2时56分,阿姆斯特朗的左脚首先踏上了月面。随后,他说出了那句名言:

“个人的一小步,人类的一大步。”

(That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind.)

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奥尔德林留在月面上的脚印,常被误认为是阿姆斯特朗的

15分钟后,奥尔德林也爬下了舷梯踏上了月面。两名宇航员在月面共计活动了2小时31分40秒。在这段时间里,他们争分夺秒安装了几样科学仪器,完成了月面采样,拍摄了大量照片,还抽空升起了美国国旗,以及把一个记有五名殉职的美苏宇航员的名字的铭牌和他们的纪念物安放在月面上。

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奥尔德林即将踏上月面的瞬间

之后美国宇航员返回登月舱休息,7个小时后他们被叫醒,开始着手返回地球的工作。就在这个时候,7月21日15时47分,绕月球飞行了52圈的月球15号也开始向月面下降。遗憾的是,4分钟后它的反推发动机停止工作,月球15号从离月面3千米的高度以自由落体方式掉了下来,坠毁在月面危海地区(距离阿波罗11号登陆点约800千米),结束了它神秘的使命。

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月球15 可能的样子

2小时后,即17时53分,“鹰”号登月舱上升级点火,带着两名登月宇航员离开月面,21时35分与正在环绕月球飞行的“哥伦比亚号”指令勤务舱交会对接。7月22日格林尼治时间04:55:42,阿波罗飞船带着三名宇航员脱离月球轨道,进入月地转移轨道,开始返回地球,7月24日格林尼治时间16时50分,他们的返回舱在北太平洋中部成功溅落,阿波罗11号任务圆满完成。

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阿波罗11号三名乘员进入海军救援队的小艇

当时的国际舆论当然注意到了月球15号的失败和阿波罗11号的成功。美联社21日报道说,“苏联神秘的空间探测器‘月球-15号’的九天飞行显然以失败而告终,它于今天在月球着陆,大概是坠毁在月球上。”塔斯社掩饰说“在‘近月空间’的研究计划完成了”,却没有提到“对月球进行探索”的计划是否完成。法新社7月20日电文则直白的说:“在飞往月球的竞赛中,美国打败了苏联”,并嘲笑称,“第一个人造卫星是苏联的,首先进入空间的是俄国人,‘在月球方面的第一’全部是苏联人得到的,但是美国宇航员却首先把美国的国旗插在月球上。”

苏联领导人五味杂陈,但依然致电美国领导人,对阿波罗11号的成功表示祝贺。两星期后,8月7日,旨在挽回面子的“探测器7号”无人飞船被“质子K”运载火箭送入太空。这依旧是一颗“联盟7K-L1”型绕月飞船,8月14日,它的返回舱成功在苏联哈萨克加盟共和国库斯塔奈大草原上软着陆。尽管它也拍到了一些月球和地球的彩色照片,并验证了苏联载人绕月飞行的潜在能力,但和光芒万丈的载人登月相比,这样的成功已经不值一提了。

探测器7号的成功重新激发起苏联人的信心,如果他们能够实现月面无人采样返回目标,那么和美国的差距就不是很大,于是9月23日,苏联人再次用“质子K”型火箭发射了一颗“月球E-8-5”型软着陆器,这次任务的掩护名为“宇宙300号”。噩运降临,质子K的上面级再次出现故障,原本要奔向月球的“宇宙300”号被迫滞留在近地轨道上。

不死心的苏联人再次把掩护名为“宇宙305号”的月面软着陆器安装在“质子K”型火箭的整流罩内,并于10月22日将其送入太空。结果苏联人又一次栽在同一个坑里:质子K上面级点火失败,宇宙305号进入错误轨道。

美国人没有给苏联人留下多少翻盘的机会。1969年11月14日,阿波罗12号如期发射。11月19日,两名美国宇航员再次踏上了月球表面。和阿波罗11号不同的是,这次他们实现了定点登陆,准确降落在距离31个月前在月面软着陆的“月球勘测者3号”约183米的地方。宇航员们进行了两次月面行走,总计持续7小时45分钟18秒钟。11月24日格林尼治时间20时58分,三名宇航员带着从月面收集到的34.35千克岩石标本和样品,乘坐返回舱安全溅落在太平洋上,完成了阿波罗计划第一个H任务(属于H任务序列的还有阿波罗13号和阿波罗14号)。看起来,一向遥不可及的月球似乎成了美国人想去就去的后花园。

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携带阿波罗12号飞船的土星5号火箭点火升空

苏联在11月快要结束时为其摇摇欲坠的登月计划做了一次努力,虽然并不是最后一次努力。11月28日,“质子K”携带着一个“联盟7K-L1E”型无人飞船发射升空。这是该型飞船的第一次飞行测试,它重约10吨,可能包含了一个登月舱模块,具备制导质子K上面级火箭的能力,并携带了一个彩色电视摄像机,可以记录上面级火箭在微重力环境下的工作情况(这是对9月和10月质子K两次发射失败的调查的一部分),可惜的是,质子K的第一级火箭出现故障,飞船未能进入地球轨道。

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地面检测时的联盟7K-L1E型飞船


苏联的这一次失败为1969年以探月为目的的航天发射记录划上了句号。统计1969年的这些发射记录,我们可以看到美国总共进行了4次发射,全部是载人任务,全部成功,苏联进行了10次相关发射,全部是不载人任务,成功1次,半成功1次,失败8次。近似疯狂的发射频率的背后,是天量资金的消耗和海量资源的投入。阿波罗11号任务的费用(土星5号和飞船的造价,加上发射回收费用),按当时的统计是3.55亿美元,一年四次,就是14.2亿美元,相当于今天的100.49亿美元。苏联方面的投入还不清楚,但有资料称仅仅在1966年到1970年之间苏联在登月项目上就花掉了大约16亿卢布(折合约48亿美元)。由于舍得花钱,目标明确,加上模仿苏联式集中管理的体制,再加上雄厚的工业基础,美国终于在长达十余年的太空竞赛中击败了苏联。

相反,苏联在载人登月工程方面却失误连连,首先是领导人犹豫不决,目标一变再变,再加上错误的把整个项目分拆成多个并行的子项目,从而无谓增加了内耗,分散了宝贵的科研资源,浪费了时间;最后,在关键的决战之年,苏联人不顾一切蛮干,怀着侥幸心理,一再违反正常的科研规律,导致较高的发射失败率,直接影响了相关探测任务的进行,其教训不可谓不深刻。

或许我们可以再补充一下1969年之后发生的事。从1970年开始,胜利在握的美国又连续执行了5次登月任务,成功了4次,1972年年末阿波罗17号返回地球之后,美国宣布阿波罗计划中止,其载人航天目标转向航天飞机的开发。而苏联仍旧埋头努力于无人采样返回任务的尝试,最终成功实现了三次采样返回,并率先在月面上部署了月球车;至于N-1运载火箭,1971年和1972年苏联又尝试发射了两次,两次均告失败,心灰意冷的苏联领导人决定中止该型号火箭的开发工作,而没有大推力火箭,苏联也就无力把人送上月球表面。在载人登月竞赛方面,苏联最终还是竖起了白旗。

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苏联的月球车

注:

1,1967年9月NASA制定的阿波罗计划任务列表如下:

A – 土星5号和指令勤务舱不载人测试飞行(阿波罗4号和6号)

B – 登月舱不载人测试飞行(阿波罗5号)

C – 近地轨道指令舱载人飞行测试(阿波罗7号)

D – 近地轨道指令舱和登月舱载人飞行测试(阿波罗8号)

E – 中地轨道(远地点6500千米)指令舱和登月舱载人模拟月球轨道交会对接飞行测试(阿波罗9号)

F – 月球轨道指令舱和登月舱载人飞行测试,实地演练月球轨道交会对接(阿波罗10号)

G – 第一次载人登月(阿波罗11号)

1968年8月调整为:

C' – 环月轨道指令舱载人飞行测试(阿波罗8号)

D – 近地轨道指令舱和登月舱载人飞行测试(阿波罗9号)

E – 取消

F – 月球轨道指令舱与登月舱飞行测试,正式登月前的“彩排”(阿波罗10号)

G – 第一次载人登月(阿波罗11号)

H – 定点登月,在月面上停留两天,执行两次月面行走任务(阿波罗12号,13号,14号,15号,15号的任务后来改变为J任务)

I – 指令舱长期绕月飞行,执行科学考察任务(阿波罗16号,17号,由于经费问题,I任务合并到J任务中)

J – 携带月球漫游车在月面上停留3天(阿波罗18号,19号,20号,由于经费问题,原定的这三次任务取消,改由15号,16号和17号执行)

2,1968年3月,两名苏联宇航员在地面模拟登月舱里以正在执行掠月飞行任务的“探测器-4号”无人飞船为中继转发站与飞行控制中心进行了无线电通话,进行了地-月间模拟无线电通信演练。这些通话被NASA监听到,误以为苏联正在秘密地把宇航员送入绕月轨道,吓了个半死,后来才搞清楚只是模拟测试。“探测器-4”号飞船在返回地球时出现故障,返回舱分离失败,进入大气层后烧毁。

3,1964年,N-1火箭立项时计划生产10枚,设定的发射任务时间表如下所示:

1: 火箭整体测试 (1967年9月)

2: 地面测试

3: 无人登月飞船联盟7K-L1S测试 (1967年12月)

4: 无人登月飞船联盟7K-L1S测试 (1968年2月)

5: 载人联盟7K-LOK飞船/无人LK飞船测试 (1968年4月)

6: 载人联盟7K-LOK飞船/无人LK飞船测试 (1968年6月)

7: 载人联盟7K-LOK飞船/无人LK飞船和着陆器测试 (1968年8月)

8: 人类首次登月 (1968年9月)

(完)​​​​

飞蠓

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