美国重返月球，为什么苏联的登月计划输给美国？ | 二湘空间

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“阿尔忒弥斯1号”登月火箭 11月16日图片  图源网络
登月计划，为什么苏联输给了美国？
文/海北尬生

昨天（11月16日），美国新的登月火箭阿尔忒弥斯1号（Artemis I）成功发射。几周后，马斯克的星舰也要试飞，而它将作为美国登月计划的一部分，负责把人从飞船或“门户”空间站送到月球。2022年注定要在航天史上留下浓墨重彩的一笔。今天，我就和大家回望历史，聊聊登月的事。我将重点谈两个问题：一，为什么苏联没登月？二，为什么美国隔了这么长时间才重返月球？

“阿尔忒弥斯1号”登月火箭发射 民众手机拍摄 图源网络

当肯尼迪发表那篇著名的“我们选择去月球”演讲，表示要用10年时间登上月球，抢得头筹时，无论是美国人、苏联人还是其他人都不相信这会是真的。毕竟，第一颗人造卫星、第一个动物航天员、第一个人类宇航员、第一个女性宇航员、第一个金星/月球/火星探测器都是苏联送上太空的，第一次多人航天任务、第一次太空行走也都是苏联人执行的。虽然这些成就美国也都达到了，有的与苏联的时间差只有几个月，这并不意味着美国的航天真的落后于苏联多少，但第一就是第一，它给人带来的震撼几百个第二也比不过。

但是，少数人还是看到了美国的胜算：它的体制更优。苏联的体制是一个中央部门管辖着几个下属的工厂和科研院所，领导给下面下达指令，下属者去完成上面交代的任务。而美国的体制和苏联不同。NASA虽然也拥有自己的研究中心和工厂，但美国航天的绝大多数项目都会外包出去，在这种项目中，NASA只把指标之类的东西告诉公司们，由一些诸如波音、洛克希德马丁、北美航天之类的公司提出自己的设计方案，NASA决定谁中标，等到建造的时候会再次展开投标，由最终中标的一方进行最后的建造，比如航天飞机，总体设计采用北美航天的方案，飞行器部分是由北美航天制造，黄色的外挂燃料箱由马丁玛丽埃塔公司制造，两侧的两个助推器由齐奥科尔公司制造。

“阿尔忒弥斯1号”登月火箭发射现场  图源网络

美国的这种体制好处在于，各个公司需要为自己的效益服务，因此浪费更少，同时，因为这些企业还在进行一些其他的项目的研究，因此，很容易实现技术的转化，为企业带来更多效益，最后，他对于拉萨NASA的领导并没有提出什么特别高的要求，即使NASA做了错误的决定，也不会给美国的航天水平整体造成多大的影响。苏联的体制则恰恰相反，如果研究机构主要负责人的能力不足或者犯错误，会严重拖累整个计划和行业。

不过，对于苏联人而言，这些都不是事儿。他们很相信自己的领导人的能力，这位领导人就是科罗廖夫，从最早的人造卫星到比较近的联盟号飞船都是他的作品。但是即使对于科罗廖夫而言，登月的难度也绝非以往任何项目可比。仅从火箭上来说，新火箭要达到之前火箭的两倍高，三倍粗，而为了让这样的火箭上天，科罗廖夫要不需要像美国的F1那样的大型发动机（美国最后就是用它发射了登月火箭），要不就是把几十台中型发动机联用（今天的马斯克就是这个路线）。

科罗廖夫  图源网络

科罗廖夫和当时的美国对手一样，选择了第一个方案。虽然火箭发动机大型化会带来一些问题，但对于当时的人而言，第二个方案难度更大。我们可以把它类比成跳舞。一个人独舞最简单，只要自己跳得好就完了，但如果是30人，情况就很乱了：可能某某两人不和，有人动作快，有人动作慢，让他们动作统一需要艰苦的排练。在现实中，发动机越多，发动机之间的气动影响也越强、越复杂，承力结构也越复杂，而最让当时的人——也一样让现在的人——头疼的，莫过于燃料和控制问题。为保证不出现“三个和尚没水吃”的局面，燃料管路、控制系统要十分复杂精密才行，控制系统还须额外负责姿态的调整，需要让所有或部分发动机偏传特定角度……今天的计算机勉强能应付过来，对于当年的计算机则几乎是不可能的，更别提苏联的计算机一直不怎么样。

就这样，科罗廖夫找到苏联最好的发动机设计师格鲁什科，让他设计一款大推力发动机，一如美国的F1。但是他们的合作从一开始就濒于破裂：技术上，格鲁什科指出，不能指望设计美国那样的发动机，因为苏联无论是从财力还是人力上，都无法与美国相比，更何况，这种发动机非常复杂，美国当时花了三四年的时间才解决了f1的震荡燃烧问题，苏联如果搞这种发动机的话，一定会有更多问题等着他们，而他们当时已经得到情报，美国的登月火箭设计的比较顺利，苏联已经不能再承受任何延误了。

格鲁什科提出一个折中法：使用大推力但采用自燃燃料的RD270发动机，而非科罗廖夫所希望的液氧煤油发动机。顾名思义，这种燃料一旦接触，就会自行燃烧，火箭发动机可以做的更简单，而且这也正是格鲁什科最擅长的类型，技术上的风险比较小；但科罗廖夫非常不希望如此，因为一方面这种发动机很危险，微小的泄漏也会导致爆炸，另一方面，自燃燃料通常是剧毒的偏二甲肼和四氧化二氮，而苏联已经发生过很多次操作人员中毒的事件。同时，自燃燃料发动机的效率也不如液氧煤油发动机，用我们的话说就是比冲比较低。

感情上，科罗廖夫和格鲁什科之间有着不小的个人恩怨。在臭名昭著的大清洗中，格鲁什科曾经举报过科罗廖夫，把他送进了劳改营，差点死掉。公私双方的矛盾很快就积累到了爆发点，二人最终不欢而散。在这以后，格鲁什科继续研究rd270发动机，使之成为了同类型中推力最大的发动机。而中途换帅的科罗廖夫没有别的人选，只能寄希望于喷气式发动机设计师库兹涅佐夫。库兹涅佐夫很快遇到了格鲁什科遇到的问题，而且相比较格鲁什科，他的人手更不足，经验更单薄。现在对于科罗廖夫而言已经不再是该选择什么样的大推力发动机的问题了，能不能及时的用上大推力发动机就已经是问题。时间紧，任务重，科罗廖夫只能选用当时弃用的第二方案，也就是使用很多台中推力发动机的方案。虽然他也知道这个任务非常难完成，但开弓没有回头箭，他已经没有别的出路了。

库兹涅佐夫最终拿出来了Nk 15发动机。这个发动机是非常先进的，它采用了即使是现在都不多见的闭式循环。在大型液体火箭发动机中，燃料通常都是用涡轮泵压进发动机的，这就意味着需要先消耗一部分燃料，在涡轮泵中燃烧产生推力，把更多的燃料压进燃烧室。对于开式循环发动机而言，燃料在涡轮泵中燃烧的废气是直接排掉的，这就相当于浪费了一部分燃料。闭式循环发动机将之收集起来，排入燃烧室，也能产生一部分推力，因此，效率更高。但是nk 15的推力只有不到150吨，连美国f1发动机的1/4都不到。结果，科罗廖夫只能给自己的N1火箭第一级装上整整30台Nk15，并为之设计了极其复杂的供油管路和控制系统。没有别的选择的科罗廖夫只能祈求好运了，可是偏偏这一次，好运不在苏联人这边。而且，他已经时日无多了。

1966年，科罗廖夫因癌症住院做手术，主刀医生是当时苏联的卫生部部长。手术一开始很顺利，但做着做着，突然发现了一个在术前检查中没有发现的大肿瘤。主刀医生被迫在没有任何准备的基础下切除这个肿瘤，结果导致了大出血。科罗廖夫的身体很快虚弱，医生下令为他插管吸氧。但是因为当年在劳改营里面的旧伤，他的嘴竟然没法张开到能插进氧气管的程度。一代科学巨匠就这样死在了手术台上。接手他的事业都是他的弟子米申。和老师相比，米申既没有足够的人脉联系苏联高层，也没有足够的魄力统治手下的员工，更没有足够的能力来继续绘科罗廖夫没有完成的蓝图。尽管如此，n1火箭还是被造了出来，准备在1969年，也就是十月革命50周年之日发射升空。

1969年2月21日，第一枚N1火箭在拜科努尔发射场发射。几乎就在点火的同时，一台发动机失效，计算机按照程序关闭了对称位置的一台发动机，已保持平衡。不久，飞行的震动导致燃料管破裂，燃料发生泄漏，并在40多秒以后引发了火灾，计算机下令关闭所有发动机，火箭最终坠毁。

N1运载火箭  图源网络

同年的7月3日，第二枚火箭被匆匆送上了实验台。起飞后不久，一台发动机爆炸，计算机继续成对成对的关闭发动机，最终，火箭飞到距离地面不到110米左右的高度，就已经失去了全部的动力。火箭直接砸了下来，在发射台上引发爆炸，彻底摧毁了整个发射场。比这更灾难的事情是，美国人几乎在同一时间登月了，苏联已经输了这场战争。

事已至此，苏联高层已经失去了登月的信心和继续支持登月的必要性。如果科罗廖夫还在世，他应该可以凭借自己对高层的影响力，让这个项目继续推进下去，并重新设计整个火箭。可是米申终究没有他的老师有能力。他所能做的只是重新设计了燃料管路和计算机。1971年6月26日，N1火箭进行第三次发射。这一次，发动机没有出什么故障，但这恰恰带来了新的问题：苏联人没有正确计算火箭的尾流对火箭的影响，火箭最终失控并在空中解体，第三次试飞，最终也以失败告终。

1972年11月23日，苏联专家再次来到寒冷的拜科努尔发射场，进行n1火箭的第四次也是最后一次飞行。此时已经没有人指望他们能够成功登月了，苏联科学家想的只是把这个火箭成功的送上天，证明一下自己。火箭经过了很大程度上的重新设计，这一次，理论上不应该再出问题。但是，又一次，苏联科学家低估了他们的火箭的复杂程度。当第一级火箭发动机开始进行关机程序，为级间分离做准备时，发动机关车的超强压力锅超过了科学家的预期，撕破了燃油管路，然后又是我们熟悉的老剧情：起火，爆炸。四次发射中没有一枚火箭撑过两分钟，究其原因，我个人认为是这名火箭的复杂程度超过了苏联科学家的能力，他们也没有足够的时间和金钱对他进行充分的测试和设计。

那么，为什么苏联的探月就此终止呢？我想这就会牵扯到我们所要说的另外一个问题了：阿波罗登月后，无论是美国和苏联双方都没再进行登月活动。由此也引发出来了一批阴谋论：既然能登月，为什么不再上去了？其实，在美苏登月时期，双方领导人对于登月的定位都是一样的：只是为了政治宣传。苏联是如此，美国也是如此。发表“我们选择去月球”演讲的肯尼迪总统虽然说了一堆冠冕堂皇的理由，但私下里，他对NASA的员工说了这样一句话：“我不在乎什么科学，我只想让你们把这个东西送到月球。”也就是说，美国的登月其实也是政治导向的，而当夺得登月战争的头筹后，再进行这样的活动，也没有必要了。

图源网络

在接下来的几年，无论美国和苏联都开始研究航天飞机。这是因为当时的人们认为航天飞机是一种更便宜的，上太空的方式。航天不再为政治目的服务，开始关注经费和效益问题，也开始更多地做一些与科学有关的事情。虽然也有一些科学家在提出重返月球甚至登陆火星的计划，美国在实行“星球大战”之后也曾经认真论述过重返月球的可能，但最终都因为经费的原因没能成行。重返月球的确会带来经济收益，但它与耗费是不成比例的。不单如此，阿波罗计划为了抢在苏联之前登月，实行了很多不成熟的计划和设计，重新登月，不可能沿用这些不成熟的技术，把原有的风险遗传过来。因此，虽然美国已经登过一次月，苏联也已经在登月路上走了一段时间，他们所面临的处境仍然与重新开始一次登月计划相当。除非有新的技术能够让成本降下来，否则他们不会有什么举动的。

这个新技术在我们最近几年来了。这就必须要提到马斯克这个人。我承认他有很多的缺点，但他绝对是一个天才。他把网络公司迭代快、模块化处理任务的特点和更高效的管理模式带到了航天，真正的让航天变成一门有利可图的生意。他的成功也带动了一批航天公司的创立，自太空竞赛结束以来，航天界还没有这样生机勃勃过。正是在这样的背景下，美国推行了所谓的阿尔忒弥斯计划，因为现在重返月球的机会已经到了，无论是技术上的准备，还是资金上的准备，都已经就位了。

未来的几年，我们头顶的星空将会异常的热闹。我会持续给大家播报有关他们的新闻，同时，也希望有朝一日自己可以加入他们，为太空的和平开发做出一定的贡献。太空是属于全人类的太空，一如大航海时代的海洋属于全人类。我们将踏上新的征程，走向更远的深空。

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作者简介

海北尬生：因其尝求学于北海之北，每不顾环境而放尬言，故起此名也。喜航天，爱读书，本学理工，爱好文学。

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