摘 要：美蘇在太空領域的競爭高潮是20世紀60年代的登月競賽，在此之前蘇聯(lián)在許多領域都領先于美國，但是隨著蘇聯(lián)航天核心人物科羅廖夫的突然逝世，蘇聯(lián)航天管理體制的許多固有矛盾和缺陷都爆發(fā)出來，最后導致在登月競賽的失敗。這也正是美蘇太空競賽轉(zhuǎn)折點。

關鍵詞：火箭；登月；科羅廖夫

中圖分類號：J211.21 文獻標志碼：A 文章編號：1002-2589（2012）24-0019-02

引言

美國和前蘇聯(lián)的火箭事業(yè)基本上都始于第二次世界大戰(zhàn)末期，美蘇兩國曾經(jīng)在不同階段各領風騷，這種競賽也從一開始的軍事層面擴展到科技、經(jīng)濟、政治層面，甚至成為兩種意識形態(tài)優(yōu)劣的比拼。太空競賽的實質(zhì)就是火箭技術的競賽。美國和前蘇聯(lián)太空競賽的轉(zhuǎn)折點也正是兩國大推力運載火箭技術競賽的轉(zhuǎn)折點。謝爾蓋·巴普洛維奇·科羅廖夫1938年出生于烏克蘭“大清洗”期間，由于受到圖哈切夫斯基冤案的株連被逮捕，科羅廖夫被判刑在西伯利亞的亞克雷瑪河金礦勞教八年[1]。1941年蘇德戰(zhàn)爭爆發(fā)后，科羅廖夫等技術人員被安置在集中營的“犯人研究所”從事軍用火箭飛機的研制工作①，1947年在仿制從納粹德國繳獲的V-3火箭的基礎上，科羅廖夫設計并試射成功了P-1型導彈。1953年斯大林去世后，科羅廖夫被平反，同時被委任為彈道導彈的主設計師。開始蘇聯(lián)真正意義上的航天事業(yè)。在他的領導下蘇聯(lián)于1957年成功發(fā)射人類第一顆人造地球衛(wèi)星，1961年4月12日發(fā)射“東方號”載人飛船，完成人類第一次太空飛行，1963年6月相繼發(fā)射的“東方5號”與“東方6號”宇宙飛船的編隊飛行。6月14日，“東方5號”發(fā)射進入地球軌道與6月16日發(fā)射進入地球軌道的“東方6號”一道編隊飛行。這次編隊飛行表明，60年代初期，蘇聯(lián)在繞地宇宙飛船技術方面，同樣“領先于美國”[2]。

在搶在美國之前完成載人太空飛行之后，科羅廖夫開始規(guī)劃實施登月，但是，由于長期超負荷工作，以及科羅廖夫本身就有嚴重的心臟病，1966年在本以為是簡單的腸道息肉手術中，主刀的醫(yī)生意外發(fā)現(xiàn)，其腸道中的不是息肉而是癌變的腫瘤以后選擇進行手術，但是由于科羅廖夫心臟無法承受而不幸去世[3]。此后科羅廖夫的副手米申院士繼任，繼續(xù)N1火箭登月計劃。但是在1969年原計劃登月的前夕的試射中發(fā)生事故，被迫推遲登月。此后N1火箭為代表的蘇聯(lián)登月計劃命途多舛，在經(jīng)歷四次大的發(fā)射事故后，N1火箭被撤銷。此后蘇聯(lián)在空間站方面仍取得了許多重要的成就，并于1989年發(fā)射“暴風雪號”航天飛機。隨著1991年蘇聯(lián)的解體，蘇聯(lián)航天事業(yè)幾近停滯。

一、美蘇兩國運載火箭發(fā)動機技術發(fā)展對比

運載火箭技術是航天技術的基石，沒有穩(wěn)定可靠的運載平臺，縱然有先進的飛船、航天飛機、空間站技術，也都只能是空中樓閣。而火箭技術又非常復雜，其中動力系統(tǒng)最為核心。按照美蘇火箭技術的發(fā)展路徑來看，運載火箭都是從洲際彈道導彈發(fā)展而來。因為要在大氣層以外飛行，所以火箭既要攜帶燃料又需要攜帶氧化劑，不同的燃料和氧化劑的火箭發(fā)動機具有不同的性能。早期的火箭一般采用煤油、液態(tài)氧發(fā)動機，之后又出現(xiàn)了液態(tài)氫、液態(tài)氧發(fā)動機火箭以及其他動力的火箭，火箭發(fā)動機一般有這樣幾個條件最為重要：1）凈推力，為了把航天器發(fā)射到太空，脫離地球引力達到第一宇宙速度，運載火箭的凈推力是首要條件；2）比沖，衡量發(fā)動機性能的重要指標就是單位質(zhì)量的推進劑產(chǎn)生的沖量，即比沖。比沖越大火箭就能推進更持久，這對于登月火箭尤為重要；3）效率，火箭發(fā)動機燃燒燃料產(chǎn)生高速射流效率越高發(fā)動機品質(zhì)越好。

美國和前蘇聯(lián)在發(fā)展的火箭之初都屬于液態(tài)氧、煤油動力的火箭，比如美國的“紅石”以及之后的“丘比特C”火箭，科羅廖夫1957年試射的R-7火箭使用格魯什科設計RD-107煤油液氧發(fā)動機，擁有良好的穩(wěn)定性，在此基礎上發(fā)展的系列火箭成為蘇聯(lián)運載火箭的主力。之后，另一種切洛梅的UR500/700火箭采用劇毒的偏二甲肼推進劑，這種火箭受到蘇聯(lián)高層更多的垂青。與此同時，N1火箭第一級使用的NK-15發(fā)動機使用了當時比較先進的富氧燃燒技術，在燃燒效率方面比較高，但由于其單機推力有限從而使得N1火箭不得不在第一級并聯(lián)30臺之多，這樣使N1火箭結(jié)構非常復雜。從控制論角度來看，一個系統(tǒng)結(jié)構越復雜，其變量就越多，實際就越不能有效按照原定計劃工作。美國的洛克達公司出于根據(jù)空軍要求設計出F-1煤油液氧發(fā)動機。新成立的NASA便看中了這款發(fā)動機，并與洛克達因簽約。整機的靜態(tài)點火試驗在1959年3月取得成功。F-1發(fā)動機推力為690.988噸，比沖255.4秒，由5臺發(fā)動機并聯(lián)安裝在“土星5號”火箭第一級?！巴列?號”最后運載著“阿波羅11號”完成了登月，而蘇聯(lián)在登月計劃則最終不了了之。

通過以上對于美國、蘇聯(lián)火箭發(fā)動機技術發(fā)展情況的一些對比，可看出在1950—1970年之間，兩國在火箭發(fā)動機技術的發(fā)展領域基本上處于同一水平，蘇聯(lián)在火箭技術方面曾一度領先美國。但是，自從蘇聯(lián)在登月火箭的研制方面遇到巨大挫折，并最終導致在登月競賽失敗。因此，我們可以將這一轉(zhuǎn)折的關鍵聚焦在科羅廖夫主導的N1火箭。

二、科羅廖夫之死與蘇聯(lián)火箭神話的終結(jié)

N1火箭的失敗可以被看做是蘇聯(lián)登月競賽的失敗的標志，其背后有著復雜的原因，N1的悲劇成為美蘇太空競賽的轉(zhuǎn)折點。N1火箭系統(tǒng)過于復雜，最直接的原因是因為其使用的NK-15煤油液氧發(fā)動機推力不足，因此，只能夠?qū)?0臺發(fā)動機并聯(lián)捆綁安裝在火箭的第一級。NK-15的設計者是年輕的庫茲涅佐夫以及其所在的OKB-276設計局，其設計經(jīng)驗有限。與之相對的，而當時蘇聯(lián)最著名的火箭發(fā)動機設計師、蘇聯(lián)第一臺液體火箭發(fā)動機的設計者格魯什科卻沒有參加此次設計。格魯什科設計的RD-270四氧化二氮偏二甲肼發(fā)動機在推力上雖然可以滿足登月火箭的需要，但是在比沖方面不如當時的煤油液氧發(fā)動機，更不比液氫液氧發(fā)動機；更重要的是，此種推進劑有劇毒，一旦發(fā)射失敗有可能對環(huán)境造成較大的破壞①。因此，科羅廖夫竭力反對使用此種發(fā)動機作為火箭動力，他稱這種推進劑為“魔鬼的毒藥”[3]?？屏_廖夫的另一位競爭者是弗拉基米爾·切洛梅，他采用了格魯什科的所謂“高性能”推進劑發(fā)動機，推出了UR500/700，因切洛梅任用了赫魯曉夫的兒子作為其助手，所以切洛梅更加受到高層的垂青，使其的月球計劃和科羅廖夫的N1項目平行發(fā)展，實際上分散了有限的資源[4]。另外，格魯什科的四氧化二氮、偏二甲肼推進劑比起液氫液氧推進劑或者煤油液氧推進劑更有利于長期的保存，因此受到蘇聯(lián)軍方的重視。實際上，除了期望能夠在太空領域和美國一爭高下外，蘇聯(lián)高層更偏向于實際軍事價值的洲際彈道導彈的研制，科羅廖夫的火箭事業(yè)在許多時候也是在研究遠程洲際彈道導彈的名義下進行研究的?？屏_廖夫的突然去世，似乎成為蘇聯(lián)登月失敗的預兆。他的繼任者米申院士并沒有他那樣的政治頭腦和作為總設計師的威望。當然，這與科羅廖夫遺留下來的管理體制有關，這種體制是圍繞這以科羅廖夫的強力領導而自發(fā)形成的，經(jīng)歷了長時間的磨合[5]168，而這種繼承和磨合似乎不可復制。自斯大林時代以來，伴隨著對黨的領導人的個人崇拜，在蘇聯(lián)的軍工科研系統(tǒng)中，對總設計師的個人崇拜也是一個被廣泛承認的現(xiàn)象，大崇拜體質(zhì)又誕生出第二級崇拜體制。在尖端技術裝備科研中，用這樣的組織方法，不僅可以集中力量、能源和知識，還可以在最短時間內(nèi)完成預定目標。米申在連續(xù)四次發(fā)射失敗后，被調(diào)離崗位，由格魯什科接任[5]341。米申后來反思N1火箭發(fā)射失敗的原因，蘇聯(lián)政府對于航天事業(yè)投入資金不足，在N1火箭歷次試射之前，僅僅是在組裝前各部分單獨進行過試驗，而在總機組裝后卻因為沒有足夠資金建設大型的試車臺進行總體30臺發(fā)動機的點火試車。正如肯尼迪總統(tǒng)在1964年的一次講話中說：“只要競爭維持在火箭和當時現(xiàn)存的硬件水平上，莫斯科會贏。但是到“土星5號”、阿波羅和N1火箭這種程度時，競賽實際上是在考驗兩個超級大國投入大筆資金的能力”[3]368。

科羅廖夫之死的確給蘇聯(lián)航天造成了巨大損失，但最本質(zhì)還是在蘇聯(lián)的航天管理體制的弊端因他的突然離開而無法正常運轉(zhuǎn)。航天的總設計師的總體目標不得不盡力與軍方以及高層的短期目標相適應，航天科技戰(zhàn)略的制定在一開始只是為了現(xiàn)實其國家意識形態(tài)優(yōu)越性，各航天設計局相互競爭缺乏合作，其設計項目能否得到支持不是按照其在航天總體戰(zhàn)略中的價值，而是依靠其與最高領導人的關系。這些外部性因素使得科羅廖夫或者其之后的米申、格魯什科不得不分散其大量精力用于公關。這些可能才是造成美蘇太空競賽發(fā)生大逆轉(zhuǎn)的真正原因。

參考文獻:

[1]余榮華.第一枚洲際彈道導彈總設計師：科羅廖夫[J].國防科技，2002，(3).

[2]童鷹.20世紀的科學技術浪潮[M].武漢：武漢大學出版社，1994:371.

[3][美]霍彭海默.倒計時航天器的歷史[M].上海:上海世紀出版集團，2006.

[4]Abeelen，Lucvan den“Soviet Luna Programme.”Spaceflight vol.36:p.90.1994.

[5][俄]弗拉基米爾·謝拉苗尼科夫.太空對接故事[M].上海:上海科學技術出版社，2011.