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美国的阿波罗计划在月球探测方面获得了许多重要成果。而作为太空竞赛中美国的对手苏联,似乎在载人登月方面没有丝毫兴趣。
阿波罗11号航天员登上月球
事实真是如此吗?实际上,苏联的载人登月计划是存在过的,他们还秘密地为此做准备。不仅研制了登月飞船、登月舱和N-1运载火箭,还试验航天器的交会对接技术,研制了登月航天服,建造了登月飞船模拟样机。
苏联为载人登月研制的N-1火箭
与此同时,苏联还建造了模拟月球表面环境的试验基地,在布满了亚美尼亚火山岩的地方训练登月航天员。在1966—1968年间,至少有18位航天员接受了登月任务训练。
正在进行登月训练的苏联航天员
要进行载人登月,在没有任何先例和参考资料的情况下,美苏两国是如何设计登月方案的呢?他们最终又是如何选择的?
美苏两国均提出了三种载人登月方案,并且还有一些相似之处。
01、直接登月
美苏两国都设计了用运载火箭将载人飞船直接发射到月球上的方案。着陆时,利用火箭发动机的喷流和制动能力进行月面软着陆。完成任务后,直接从月面点火起飞返航。
这种方案不仅对火箭推力要求很高,而且也存在不少技术难题。苏联设计了5760t起飞推力的UR-700运载火箭,运载能力能够达到土星5号火箭的1.5倍。最终,两国都没有采用这一方案。
UR-700运载火箭
02、地球轨道组装方案
两国在这一方案上有一些相似之处。在苏联的方案中,分三次将登月飞船、火箭段、燃料舱等部件发射到地球轨道,然后在地球轨道上进行对接。
随后,航天员驾驶联盟号飞船进入太空,在地球轨道上与登月飞船复合体对接。航天员进入登月飞船,最终形成一个载人登月装置。这个装置从地球轨道上发射,抵达月球后直接降落在月面。航天员完成月球考察后直接返回地球。
联盟号飞船
按科罗廖夫的设想,在发射载人登月飞船前,还要向预定着陆点发射无人月球车,由无人月球车引导登月飞船着陆。当时,苏联还未全面掌握航天器的交会对接技术,这一方案最终也被否决。
美国的方案发射几枚土星火箭,把载人飞船的几个部分分别发射到地球轨道上并对接组装起来。完成后,飞船利用自身的发动机,加速飞向月球。
土星五号火箭
当靠近月球时,启动发动机减速,最后在月面上软着陆。制动发动机完成使命后,随即被抛掉。月面完成考察工作后,载人飞船利用上升发动机离开月球。
虽然这种方案不需要大型运载火箭,但发射费用不低,而且要进行多次交会对接,风险不易控制。
03、月球轨道交会方案
苏联提出的这种方案是用N-1运载火箭将载有2名航天员的飞船与登月舱发射到月球轨道。在月球轨道上,一名航天员进入登月舱,然后登月舱与飞船分离,并降落在月球上。飞船继续环绕月球飞行。
N-1火箭发射升空
登月航天员完成月面考察后驾驶登月舱返回月球轨道,与绕月飞船对接。登月航天员与另一名航天员会合后返回地球。在接近地球时,航天员进入飞船返回舱,然后返回舱与飞船分离并着陆地球。综合各方面考虑,苏联于1966年9月批准了月球轨道交会方案。
航天员最终搭乘返回舱返回地球
美国的月球轨道交会方案也是用大型火箭把载人飞船送入地球轨道,火箭与飞船分离后,飞船依靠惯性完成奔月轨道的飞行。抵达月球后利用火箭发动机“刹车”,使飞船进入绕月轨道。
之后,3名航天员中的2名进入登月舱并脱离飞船。登月舱用制动火箭减速,在月面安全降落。返回时,启动登月舱的上升发动机,在绕月轨道与飞船指令舱服务舱会合。
阿波罗飞船登月舱
登月航天员返回指令服务舱后,抛弃登月舱,脱离绕月轨道,返回地球。再入大气层时,抛掉飞船服务舱,仅剩指令舱溅落在太平洋上。
阿波罗11号飞船指令舱
这一方案在整个飞行的过程中,尽量丢弃用过的设备,大大减少了飞行所需的能量。尽管对飞船的交会、对接技术要求较高,但该方案能明显减小有效载荷的质量,也就是说,对运载火箭的要求也较低,从技术上看最有保障。
经过反复论证,美国最终于1962年6月22日确定载人登月的方案为月球轨道对接方案。据保守估计,这一方案使阿波罗航天员在月球上的着陆时间至少提前了两年。
来源/《探月的故事》
改编/杨斯爽
审校/杨洁
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