年,阿波罗11号首次将人类带到月球表面。这里展示的是巴兹·奥尔德林正在进行太阳风实验,这是阿波罗11号的一部分,尼尔·阿姆斯特朗正在拍摄这张照片。然而,直到年,苏联在太空竞赛中一直遥遥领先。仅仅三年,美国就超越了他们。在美国和世界各地,人类目前正在庆祝太空竞赛达到高潮50周年:将人类送上月球并安全返回地球的探索。年7月20日,我们人类实现了一个比文明本身更古老的梦想:人类踏上了地球之外另一个世界的表面。
如果有哪个国家要这么做,大多数人认为会是苏联。在此之前,苏联人是太空中每一个里程碑的第一人:第一颗卫星,第一次载人航天飞行,第一个绕地球轨道飞行的人,第一个进入太空的女性,第一次太空行走,等等。在灾难性的阿波罗1号火灾之后,苏联人将是第一个登上月球的人,似乎已成定局。然而他们从未接近过。为什么呢?答案是一个你可能从未听说过的名字:谢尔盖·科罗廖夫。
谢尔盖·科罗廖夫最初是一名航天飞行员,也是齐奥尔科夫斯基的学生,后来成为一名火箭和航天器设计师。在这张年的照片中,他和设计师鲍里斯·切拉诺夫斯基站在一架BICh-8滑翔机旁。早在人类打破地球引力的束缚之前,世界各地就有几位科学家在工作,他们开创了现在的理论航天科学。虽然它与航空学有很多共同之处,但基于牛顿的物理学原理,随着进入太空的想法而来的还有额外的限制和担忧。与地面飞行不同,进入太空旅行必然意味着:
需要一种可以在没有大气的情况下推动你前进的燃料来源,长时间持续加速的能力,能在飞行过程中达到的所有温度和压力下保证人类和设备安全的材料,可以防止太阳和宇宙辐射以及外部空间的严重真空,计算如何在燃料和火箭质量受限的情况下最大限度地提高有效载荷。
需要用齐奥尔科夫斯基火箭方程来描述航天器燃烧部分燃料产生推力的速度,从而最终能以多快的速度穿越宇宙。对于我们穿越星际空间的速度来说,必须自己携带燃料是一个严重的限制因素。在早期,所有这些问题都是由理论家单独考虑的。在20世纪早期的历史上,有几个先驱者是出类拔萃的:罗伯特·戈达德,他创造并发射了第一枚液体燃料火箭:RobertEsnault-Pelterie,他开始设计飞机和飞机引擎,但后来转向火箭,发展了火箭机动的想法。还有赫尔曼·奥伯斯,他制造并发射了火箭,火箭发动机,液体燃料火箭,并指导年轻的沃纳·冯·布劳恩。
但在他们之前,康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基是第一个了解可消耗火箭燃料、质量、推力和加速度之间关系的人。也许比任何人都要多,齐奥尔科夫斯基的早期作品影响了全球航天飞行和太空探索的发展。戈达德是美国人,埃斯诺尔特-佩尔特里是法国人,奥伯斯是德国人。
在莫斯科市中心,有一座纪念康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的纪念碑。莫斯科“太空征服者”方尖塔纪念碑底部的这座雕像纪念了他。尽管齐奥尔科夫斯基于年去世,但他的工作留下了不朽的科学遗产,尤其是在俄罗斯。谢尔盖·科罗廖夫是齐奥尔科夫斯基开创性的实验对手,他梦想着前往火星,并于年发射了苏联第一枚液体燃料火箭和第一枚混合燃料火箭。年,他成为斯大林大清洗的受害者。科罗廖夫被囚禁在古拉格,直到年才被释放。
第二次世界大战之后,美国和苏联的太空计划都因俘获的德国科学家的加入而得到加强。美国获得了大多数顶尖的德国科学家和大量V-2火箭,但苏联获得了许多德国的记录,包括V-2生产基地的图纸,以及有影响力的科学家赫尔穆特·格罗特鲁普。然而,与美国不同的是,齐奥尔科夫斯基的遗产给了苏联最初的优势。
谢尔盖·科罗廖夫,摄于年,在苏联的太空计划中担任过许多职务,包括在20世纪60年代的许多载人航天飞行中担任地面上的太空舱指挥官。德国V-2技术的这种组合,齐奥尔科夫斯基的理论工作,以及科罗廖夫的脑力和想象力-证明了苏联在太空探索事业上取得成功的一个令人难以置信的方法。科罗廖夫从古拉格获释后的崛起简直就是昙花一现。
年,他被任命为红军上校,并立即开始研制火箭发动机。在那年晚些时候被授予荣誉勋章后,他被带到德国帮助恢复V-2火箭技术。到年,科罗廖夫被任命负责监督一个由许多德国专家组成的团队,包括致力于发展一个国家火箭和导弹项目。科洛列夫被任命为远程导弹的首席设计师,到年,他的团队发射了R-1火箭:德国V-2设计的完美复制品。
从人类发射的火箭上看到的地球曲率的第一张照片(年)。德国的V-2火箭,以及大多数的火箭科学家,在第二次世界大战后被带到美国,但是苏联设法得到了他们的蓝图和一些科学家和工程师。与此同时,美国生成的图像,科罗廖夫的团队正在建设俄罗斯版本的V-2:R-1火箭。当然,美国当时也在做类似的事情:20世纪40年代末,利用战后德国的技术,从新墨西哥州的白沙导弹基地发射V-2火箭。但是从年开始,由科罗列夫领导的小组开始致力于推进和改进苏联的R-1火箭的设计,从而扩大导弹射程,并实施可轻易将弹头增加一倍的多级有效载荷。
到年,苏联已经发射了由科罗廖夫设计的R-2火箭,射程是原来的V-2的两倍,精度也有所提高,但科罗廖夫已经有了进一步的考虑。早在年,科罗廖夫就提出了一种全新的R-3导弹设计,射程为公里:足以从莫斯科到达英国。
第一枚从俄罗斯发射的R-1型火箭发生在年9月,来自卡普斯丁·亚尔。在交付的12枚火箭中,有9枚发射成功,7枚成功命中目标:与德国V-2火箭的成功率相当。在科罗廖夫的指导下,火箭和导弹技术的进步以惊人的速度积累起来。到年,苏联成功地完成了R-7“塞梅尔卡”的首次试飞:这是世界上第一枚洲际弹道导弹。R-7是一枚两级火箭,最大射程公里,有效载荷5.4吨,足以携带苏联的一枚核弹从圣彼得堡到纽约市。
这些成就使科罗廖夫在苏联内部一举成名。他被宣布完全康复,并开始倡导使用R-7向太空发射一颗卫星,但遭到了共产党的彻底反对。但当美国媒体开始讨论投资数百万美元发射卫星的可能性时,科罗廖夫抓住了这个机会。在不到一个月的时间里,Sputnik1被设计、建造和发射。
年,在第一颗人造卫星发射前,一名技术人员正在为其工作。在太空中仅仅3个月后,由于大气阻力,Sputnik1就坠落到地球上,这个问题直到今天仍然困扰着所有低轨道卫星。年10月4日,太空时代正式开始。科罗廖夫的火箭把人类带出了地球引力的束缚,进入了轨道。尽管赫鲁晓夫最初对科罗廖夫的火箭发射感到厌烦,但他的成就在世界范围内获得的认可太大,在国际舞台上不容忽视。不到一个月后,“斯普特尼克2号”(6倍于“斯普特尼克1号”的质量)发射升空,将“莱卡”送入轨道。
年5月,苏联发射了带有科学仪器和原始录音设备的人造卫星3号,展示了苏联太空计划的能力。但科罗廖夫把目光投向了一个更大的目标:月球。最初,科洛列夫希望使用R-7携带一个包裹到那里,他修改了火箭的上层,只用于外层空间:第一枚只用于外层空间的火箭。
如图所示,苏联的R-7Semyorka火箭有双重目的:作为洲际弹道导弹(ICBM),但也能向太空运送大质量有效载荷。尤里·加加林臭名昭著的太空航行者号搭载的是一枚改装过的R-7火箭。尽管资金严重不足,时间紧迫,而且在发射前无法测试硬件,科罗廖夫还是决定将有效载荷发射到月球上。年1月2日,“月球一号”任务到达月球,但没有撞上月球,而是飞过了月球。(它离目标不到公里。)年9月14日,“月球2号”成功了:成为第一个登上月球的人造物体。
不到一个月后,卢娜3号拍摄了第一张月球背面的照片。在太空探索领域,苏联取得了新的里程碑,而美国被迫迎头赶上。科罗廖夫的成就引领了这条道路,他的梦想越来越大。他试图在月球上进行第一次软着陆,并把目光投向了火星和金星。但他最大的梦想是载人航天,把人类带到他的火箭能把他们带到的任何地方。
俄罗斯火箭工程师谢尔盖·科罗廖夫和宇航员将乘坐他的火箭飞行。科罗里奥夫(-)是苏联火箭工程师和航天器设计师的领导,在年代和年代的苏联和美国之间的太空竞赛。从年开始,科罗廖夫开始为后来成为苏联“东方号”的航天器进行设计研究:一种能够让一名穿着宇航服的人类乘客乘坐的全自动太空舱。到年5月,一架无人驾驶原型机发射升空,绕地球运行了64圈后未能重返地球。年8月19日,两只狗,贝卡和斯特蕾卡,被送入近地轨道并成功返回,标志着第一次有生命的生物被送入太空并被回收。
年4月12日,科罗廖夫改装的R-7将尤里·加加林送入太空,他是第一个打破地球引力束缚的人,也是第一个绕地球轨道运行的人。在科罗廖夫的监督下(他担任太空舱协调员),沃斯托克号的额外飞行包括了第一次航天器间通信和交会,以及第一位女宇航员瓦伦蒂娜·特列什科娃。
尼基塔·赫鲁晓夫(右),苏共中央委员会第一书记,以及宇航员瓦伦蒂娜·特列什科娃、帕维尔·波波维奇(中)和尤里·加加林在列宁墓前,为年成功发射沃斯托克-5号(瓦列里·拜科夫斯基)和沃斯托克-6号(瓦伦蒂娜·特列什科娃)宇宙飞船进行了演示。科罗廖夫随后开始研究Voskhod计划,其最终目标是将多名宇航员送入太空并最终送往月球。早在年,科罗廖夫就开始设计一种超重型发射火箭:N-1,它使用的是NK-15液体燃料发动机,其规模与土星五号相同。具有三人机组的能力和能力在返回时进行软着陆,苏联人准备在太空竞赛中迈出下一步。
年10月12日,三名苏联宇航员——弗拉基米尔·科马罗夫、鲍里斯·叶戈洛夫和康斯坦丁·费奥克斯托夫——在“沃斯霍德1号”飞船上完成了16次太空飞行。五个月后,搭载在“东方号”上的阿列克谢·列奥诺夫进行了人类第一次太空行走。下一步是登上月球,科罗廖夫已经准备好了。年赫鲁晓夫倒台后,科洛列夫被任命为唯一负责载人航天计划的人,他的目标似乎是在年10月(十月革命50周年纪念日)实现登月。
年4月12日,宇航员尤里·加加林(左)在拜科努尔与火箭设计师谢尔盖·科罗廖夫(右)握手。尽管卡罗廖夫可能不像加加林那样家喻户晓,但他被普遍誉为(那些不叫赫鲁晓夫的人)苏联载人航天计划成功背后的建筑师和推动力。科罗廖夫开始设计联盟号飞船,它可以把宇航员送到月球,也可以把“月神”号飞船轻轻地降落在月球上,此外还有前往火星和金星的机器人任务。科罗廖夫还试图实现齐奥尔科夫斯基将人类送上火星的梦想,计划建造闭环生命维持系统、电子火箭发动机,以及作为星际发射场的轨道空间站。
但事实并非如此:年1月5日,科罗廖夫因例行肠道手术而入院。九天后,他死于结肠癌并发症。没有科罗列夫作为首席设计师,苏联的一切都迅速走下坡路。在他活着的时候,科罗廖夫抵挡住了米哈伊尔·扬格尔、弗拉基米尔·切罗梅和瓦伦丁·格卢什科等设计师的干涉。但事实证明,他死后出现的权力真空是灾难性的。
联盟1号任务的残骸包括一场灾难性的大火,多支队伍和多次尝试才扑灭了燃烧的残骸。科马罗夫在灾难性的下降和重返大气层过程中被多处钝器撞伤身亡。瓦西里·米申被选为Korolev的继任者,灾难接踵而至。苏联在年绕月飞行,年登陆月球的目标没有改变,米申面临着将其实现的压力。年4月23日,联盟1号发射升空,科莫罗夫也在其中:这是科洛列夫死后的首次载人飞行。
尽管项目工程师报告了个设计故障,但发射仍然发生,立即遭遇了一系列故障。首先,一块太阳能电池板未能展开,导致电力不足。随后,定位探测器失灵,自动稳定系统失灵,预计与联盟1号会合的联盟2号发射因雷暴而取消。科马罗夫关于第13轨道的报告让一项任务中止;5次轨道运行(约7小时)后,联盟1号发射了它的反卫星并重新进入地球大气层。由于另一个缺陷,主降落伞始终没有打开,科马罗夫手动部署的备用降落伞被缠结在一起。科罗廖夫继任者的第一次飞行以可以想象的最严重的灾难告终:任何太空计划中第一次在飞行中死亡。
第二枚试图发射的N-1火箭几乎立刻就失败了,因为主助推器阶段撞回了发射台,引发了一场奇妙而可怕的爆炸。在这里,第二阶段点燃,企图逃跑;这是不成功的。进一步的挫折突然成为常态。加加林是第一个进入太空的人,年在试飞中遇难。米申出现了酗酒问题,年,N-1火箭多次发生故障和爆炸。唯一的亮点出现在年1月,在那里,两艘联盟号宇宙飞船实现了交会对接和宇航员的转移。
但是,科罗廖夫之死,以及他的继任者所遭遇的灾难,才是苏联在太空竞赛中失去领先地位、从未实现人类登月目标的真正原因。上世纪70年代,苏联的太空计划实现了一些较小的目标,如月球上的第一个机器人漫游者,以及火星和金星上的第一次无人着陆,但大奖已经被夺走。如果不是科罗廖夫出人意料的健康状况下降和死亡,也许历史会有不同的结果。最后,一个人可以成为成功和失败的区别。