30年前经过与俄国人无情的角逐,美国人征服了月球。《科学与生活》杂志展现给读者一份独特的文献资料,其内容为由曾经参加过前苏联登月计划工作的某一工程师对引起这一历史性遗憾的种种原因所作的分析。

美国字航员在月球上率先留下的脚印曾被称作是“人类作出的伟大的一跃"。30年过去了,下一代的人们似乎特别注重那一壮举的历史价值和技术成就。由于苏联如今已不复存在,冷战从此成为离我们远去的历史,人们往往会忘记两个超级大国太空竞争时代的一些重要事件。

特别是人们把苏联人所受到的心理震动想象得很糟,因为再没有什么比“阿波罗号”太空飞行的成功使前苏联领导人更感到沮丧。事实上在世人眼里,前苏联已经丧失了自1957年第一颗人造地球卫星发射成功以来所取得的领先地位。1959年, 前苏联人把“月球2号”探测器送抵月球,随后尤 · 加加林(Youri Gaganrine)于1961年成为太空第一人,探测器飞向火星和水星,字航员从太空发回信……这一切使得他们原本有机会缩短与对手之间的差距。

但是,前苏联于1969年7月21日这一天遭受了失败,更糟的是:美国宇航员实现了他们的太空行走计划;前苏联的自动探测器“月球15号”由于其发动机动力不支在月球表面被撞碎,而探测器又必须把月球上的样本物质带回地球。直到最后一刻,人们还是希望,俄国人能先于美国字航员将自己的探测器送返地球。

100万人参与登月计划工作

前苏联遭受首次失败的几星期后向全世界宣告:“我们的国家从未有过登月计划,苏联有自己征服宇宙的方式。”然而,实际上前苏联不是只有一个登月计划,而是有几个登月计划!前苏联首席航天设计师塞尔盖伊 · 科罗列夫(Serguei Korolev)曾透露:“在这个世界上最大的国家里,有100万人参与登月工作。”但是,前苏联的登月计划与美国阿波罗计划有很大的差别:前者具有高度保密性,后者则有很大的公开性。前苏联方面大部分参与人员并不知道自己的工作与登月计划有关。

1959年,塞 · 科罗列夫向政府建议重点研制其质量为1,000吨至2,000吨新型运载火箭,这种新型运载火箭具有10倍于原有运载火箭的有效太空负荷能力。此项计划一旦实现,将满足军事、气象和通讯等领域的需要。但是,科罗列夫一味要实现青年时的梦想一到月球上去。他曾写到:“重型运载火箭有助于实现登月计划”。尽管当时全部或大部分的技术问题还有待于解决。但为了达到第二宇宙速度(摆脱地球引力进入太阳系所需的速度),科罗列夫还是设想出3节甚至4节火箭。为了实现登月和绕月球航行,科罗列夫需要研制出具有高精确性能的转向系统、火箭上设备保护装置以及作用距离达40万千米以上的通讯系统。

1960年,也就是加加林进入太空前一年,这位首席航天设计师推出他的“N-1号”运载火箭草图。

该火箭的轨道负荷能力达40至50吨,在地球引力外的负荷能力达12至20吨。“N-1 号”运载火箭设计成能将载有两名宇航员的飞船推向月球,而原来设计的月球轨道火箭上的登月舱仅能载一名宇航员。

宇航员面临的危险

但是,科罗列夫很快就遇到了存在于发动机中的问题。火箭发动机专家瓦楞丹 · 格卢切科( Valentin Glouchko)设计的150吨推力发动机似乎足以让“N-1号”摆脱地球引力,但是他的发动机对剧毒化合物-UDMH (非对称肼,一种火箭用碳氢化合物)和过氧化氮起作用。一旦发生事故,宇航员和环境将遭到危险。科罗列夫要求设计与美国的“土星5号”火箭发动机一样的不含有如液态氢氧等有毒物质的内燃发动机。然而,格卢切科却极力反对,他估计科罗列夫设想的大推力发动机的内燃过程会很不稳定。

此时的美国并未等闲视之。尽管前苏联最早拥有人造卫星和太空技术领先地位,但美国似乎还是不愿花昂贵的代价把其带入太空俱乐部。不过,加加林惊人的太空飞行以及后来古巴革命的成功又迫使肯尼迪接受对手的挑战。肯尼迪于1961年5月25日制定了美国必须优先达到的一个目标:在未来的10年内把人送上月球并将其健康、安全地带回地球。

从那一天起,行动迟缓的美国人显得认真起来,甚至到了一发不可收拾的地步。当时美国航空航天局(NASA)还未曾将宇航员送上太空绕地球飞行。至于送人上月球,NASA既没有选择好用什么运载火箭、又没有太空飞行的程……但NASA已经大致上构想了“阿波罗号”宇航框架,他们拥有的680吨推力FI型火箭发动机已经受了初步试验,这些都极大地唤起美国人的信心。特别是,美国人知道了他们的对手俄国人尽管在航天技术方面取得初步成功,但俄国人还不具备将人送上月球的能力。美国人看准了机会,把握好成功的方法,集中力量实现登月目标。在我们这个时代的三次载人宇航中,数“阿波罗号”所耗经费最大。1965 年,NASA全部预算达到惊人的52亿美元,高出1960年的10倍!在那关键性的岁月里,前苏联却把资金分散投放到次重要的项目中去。

1961年,前苏联红军早期有翼弹道导弹设计者,曾与科罗列夫合作过的设计师弗拉季米尔 · 柴罗梅(Vladimir Tchelomei)极力向赫鲁晓夫推荐一项环月球载人宇航方案。于是前苏联即刻开始建造UR-500型运载火箭(即后来的“质子号”火箭)以及IK-1型飞船。柴罗梅设计的火箭质量达1,600吨,高为44米,有3节,能够携带22吨负荷沿地球轨道航行。该火箭第一节由6 个瓦 · 格卢切科设计的发动机推动,其总推力达900吨。但是,科罗列夫将柴罗梅视为一个可能动摇自己至高无上的“首席设计师”地位的竞争者。有很多次,在国防部的支持下,科罗列夫企图阻挠柴罗梅的环月球航行计划的实施。1962年科罗列夫徒劳地提出一个与柴罗梅相竞争的计划。以后,科罗列夫又向国家领导人提出由他来组织实施一个比柴罗梅的更先进的宇宙飞船航行方案,但是科罗列夫并未拟定相应的计划!

超过640吨的推力

1963年6月,柴罗梅完成了他新设计的用以载人登月的UR-700型运载火箭草图。但他的方案既未得到政府认可,他的工作也未获得最低限度的资助。

然而,柴罗梅的火箭要比科罗列夫的经济得多,其质量也轻得多,仅为2,300吨(科罗列夫的火箭总重达2,700吨),其高度也较低,仅为64米(科罗列夫的火箭总高度达105米),而两位设计师设计的火箭往返地球的有效负荷却明显相同,均为6.5吨。柴罗梅预想将两名宇航员送上月球,而科罗列夫只设计带上一名字航员。 柴罗梅的精巧之处在于将多个可靠的弹道火箭组合起来:多个UR- 200型火箭成一 体作为新型火箭的第一节,一个UR-100 型火箭为第二节。另外,UR-700型火箭方案还得到格卢切科的支持。于是,一幅640吨推力的火箭蓝图绘制好了!

与科罗列夫的运载火箭挑战的还有米哈伊 · 扬古艾尔(Mikhail Yanguel)的R-56计划。身为一名有声望的巡航导弹专家,扬古艾尔竟妒忌起那位“首席设计师”,——他原先的师长。3节的R-56型火箭原先应该能够载两名宇航员登月,然而尽管有格卢切科的支持,该计划还是于1963年归于流产。

1964年,前苏联的登月工作进程加快。领导层清楚地认识到如果力量最终分散,苏联就有被他国超出的危险。自该年1月份以来,NASA 已成功地进行了“土星号”运载火箭中间试验。

这时候,前苏联政府才将登月置于整个太空计划中的绝对优先地位。该年8月,科罗列夫获准负责研制他的N-1型运载火箭,柴罗梅获准负责完成他的环月球载人飞行与人员返回计划。但是,两个月之后,情况发生了变化(领导层变更)。柴罗梅在失去了保护者以后 继续研制他的UR-500 型运载火箭,但是N-1型飞船计划不得不放弃,省下的资金投放到科罗列夫的月球探测器项目上。这位“首席设计师’’

终于将柴罗梅从轨道飞行计划的领导位置上排挤掉。此时科罗列夫面前是一马平川,但是毕竟为时已晚:美国人实现了“双子座计划”,他们将在长时间飞行技术、轨道会合技术和载人飞船对接技术等方面超过前苏联。

纸上谈兵

尽管科罗列夫于1966年1月去世,前苏联还是加快了登月计划的推进速度。科罗列夫的接替人瓦西里 · 米切纳(Vassili Michine)被迫与体制妥协,因为他看到归属于26个政府部门的大约500个机构涉足了登月计划!由于时间紧迫,登月准备工作跳跃了几个不可缺少的阶段:运载火箭第一节的30台发动机未经整体试运转就匆匆地上了发射台;图纸方案也未经任何试验;至于安置在火箭最后一节的登月舱,它也未曾经过试验……同样,没有作过任何关于载有登月舱的轨道飞船飞行预测;可惜那位本该在距地球30多万千米的黑暗和真空环境里独自行走20多米的太空行走第一人原本应该是前苏联人阿列克塞 · 列奥诺夫(Alexei Leonov)!前苏联拥有的仅仅是那些投入到登月工作中的抱有赶超美国之愿望的成千上万人的牺牲精神。

柴罗梅确信米切纳注定要失败,终于站出来说话了,“我也许早该辞职了,但为了我的祖国为了我们的孩子,我决定全力以赴投人工作"。1966 年9月17日,在格卢切科的一再要求下,负责太空计划的建设部组成了一个评估柴罗梅UR-700方案委员会。

经过10天仔细审查,专家们对柴罗梅的“技术选择的正确性”作出了结论:与N-1型火箭相比,柴罗梅的运载火箭设计较简单,制造费用也较小,而可靠性较大;UR-700方案推荐使用的发动机已被证明能将135吨的负荷带人地球运行轨道;柴罗梅的最佳太空飞行方案“增大了宇宙飞行成功的机会”且“使得有可能将两名而不是一名宇航员送上月球”。评估委员会建议立即采纳柴罗梅的方案。一年以后,米切纳果然遭受失败,政府决定让柴罗梅恢复他的筹备工作,但是要急刹车已为时过晚。然而就在同一个时期,美国人也遇上了厄运: 1967年1月,就在试验的前夜,“阿波罗号”飞船在临上发射台时起火,3名宇航员丧生; 8月,美国的“土星5号”运载火箭首次试验的报告披露了该火箭还存在着不完善性。但是,NASA还是公布了自己失败的消息。1967年11 月9日,“土星5号”火箭试验取得圆满成功。在以后不到1年时间里,“阿波罗8号”宇宙飞行成功: 3名宇航员踏上月球,且安然无恙地返回地球。

1969年里,米切纳和他的同事们进行了两次毫无成功希望的火箭试验,但均以失败告终。1971 年6月,米切纳不顾未经水密的火箭遭受暴雨袭击的事实,又着手进行第三次试验,最终发动机控制系统在启动后第48秒时停止工作,造成N-1型火箭在降落过程中损坏。1972年12月第四次试验同样以失败告终。

尽管米切纳认为他的第三次和第四次发射已接近成功,但政府还是决定终止该项费用昂贵的计划。

研究宇宙飞行器的重新定位

替代了米切纳的格卢切科决定推翻N-1型火箭计划。格卢切科认为原火箭存在的质量问题是:总体积过大,十几台发动机同步运转不易达到。格卢切科的研究定位于实施Energia-Bouran 方案,这是一项与美国航天飞机匹敌的计划。

今天,米切纳和他的同事仍以为他们的运载火箭计划是可行的,他们认为,如果没有无休止的压力和各方面力量的不协调,N-1型火箭早该能够升空了。

如果他们的计划在即将成功之时没有遭受夭折,今天的俄罗斯仍将有能力完成任何一项宇宙航行任务。

[Science & Vie,1999年10月]