冷战时期,美苏两国在各个方面都进行着激烈的竞争,特别是在军事科技领域,苏联在这一领域一度占据优势。美国为了在太空竞争中超越苏联,年的时候,时任美国总统肯尼迪提出了要在十年之内把人类送上月球的“阿波罗计划”。美国提出这项计划后,引起了苏联十分强烈的反响,于是苏联也制定出来自己的登月计划,并且表示自己要在美国之前登上月球。
从此,两个超级大国就开始调集大量的人力资源和科技资源开始了人类史上宏伟的登月计划。在美国的阿波罗计划宣布后,苏联也制定了三种登月方案,但是这三种方案让苏联高层始终犹豫不定,不知道选哪一种好。一直到年,时任苏联总书记的赫鲁晓夫做出了《关于探月和外层空间的工作决议》-文件,这一文件的发布也就正式拉开了苏联载人登月计划的序幕。但是已经落后美国三年的时间,而且这项决议出于保密需要没有人知道其中的具体细节,一直到苏联解体的时候才被解密。
文件中除了批准实施登月计划以外还特别提出了的两个重要步骤,就是要将绕月和登月分开由两个彼此间存在竞争关系的团队来研制。分别研发火箭和飞船,这样就把本来就不多的资源一分为二,以致于后续的计划受到了极大的干扰。当时苏联的航天领域有两个非常重要的人物,他们分别是第一设计局的科罗廖夫和第五十二设计局的切洛梅,这两位设计师有着举足轻重的地位。科罗廖夫是苏联第一枚射程公里的洲际弹道导弹的设计师、苏联第一颗人造卫星运载火箭的设计师,他是苏联航天事业的伟大先行者,为苏联航天事业立下了汗马功劳,而切洛梅是和科罗廖夫齐名的航天科学家,他最伟大的作品就是著名的质子号火箭和航母大杀器P花岗岩导弹。
这两位伟大的科学家分别带领着两个十分重要的设计局,所以苏联的登月计划也就落在了这两个设计局的身上。这两位科学家平日的关系也不是特别的融洽,无形中就给苏联的登月计划增添了很多变数,在赫鲁晓夫发布登月文件两个月后苏联的政局就发生变化了。
勃列日涅夫开始担任苏联总书记,由此以来登月计划又在混乱中过了两年。到年的时候,美国的登月火箭土星五号的研制基本接近尾声,苏联高层瞬间就坐不住了。再次评估了登月计划,想着将登月计划合二为一,一个是由科罗廖夫率领的团队研制出的N-1火箭,另一个是切洛梅团队研发的UR-火箭单从火箭的研发进程来看,切洛梅团队处于领先位置。不过这时意外发生了。第一设计局的科罗廖夫设计师突然病逝了,不知道苏联是为了致敬这位伟大的航天事业工作者还是出于其他什么原因,苏联政府最后决定使用科罗廖夫团队的火箭方案,也就是N-1火箭。但是这个时候N-4火箭刚刚开始研发,登月计划的首选人又是苏联第一位实现太空行走的宇航员列昂诺夫,在研发经费方面两个国家之间也有着天壤之别。美国阿波罗计划花费了亿美元,相当于现在两千亿美元,苏联的登月计划经费却只有55亿美元,相当于现在的五百亿美元。
苏联的登月飞船和火箭在研发过程中也有着许多的相似之处,最开始都设计了两个不同的登月飞船和指令舱,一个是科罗廖夫的LOK方案,另一个就是切洛梅的方案。它们各自都有优点,但是自从苏联政府决定采用科罗廖夫的N-1火箭方案之后,同时也采用了LOK飞船的方案,而且月球轨道交汇方案苏联和美国也采用了同一种。
美国的前期工作确实是做得挺充足,同时还验证了他们使用的方案是风险最小的,LOK飞船和阿波罗飞船相比不同的地方在于登月舱的安放位置,阿波罗飞船是把登月舱设计在最前部,而LOK飞船则将登月舱设计在飞船居中靠后的部位。但是两种飞船的外形和起降方式却非常类似,不过LOK登月舱比阿波罗登月舱要小很多。前者只能容纳一名宇航员,后者却可以容纳两名宇航员。LOK飞船在顺利研发后,苏联方面做出了同等比例的模型在地面进行了不断的测试,还由联盟-L型运载火箭将其发射升空在地球轨道进行了四次模拟月球着落试验。
其实在美国宣布登月计划之前,苏联就已经发射了月球2号无人探测器登陆月球,登月飞船领域苏联一直都处在世界第一的位置。不过由于火箭的推力,登月舱的方案才一改再改,慢慢变小。为了实现月球行走,苏联专门研制了一套宇航服,这项任务是由苏联经验丰富的设计师盖伊·谢沃林领导的星辰设计局来完成。年谢沃林以苏联首位太空行走的列昂诺夫使用过的航天服为设计基础并结合了当时的最新技术一起设计出了专门用于在月球行走的隼94型宇航服,这与美国设计的宇航服有很大区别,为了最大程度保证宇航员登月时的活动时间,整套宇航服采用半钢式设计,在背部设计了一处开口。宇航员也是从此开口进入宇航服,这样隼94看起来就好像是一架小型飞船,整套宇航服有10层厚的防护,重量足足有kg。单次工作时间可以维持六小时,为了最大限度保证宇航员在月球表面行走过程中的安全,特意在宇航服外安装了一圈环装安全器,宇航员不小心摔倒的时候会将其弹起,从而达到防止伤害的目的。就像现在的汽车安全气囊一样,即便所有登月步骤都全部完成,只要火箭的研发没有实质性的突破,载人登月就不可能成功。
在美国宣布登月之前,年的时候科罗廖夫带领第一设计局就已经开始研制了N-1火箭,其目的是为了轨道空间站和载人火星飞船的发射,原方案是在火箭上安装一台核动力发动机。可是由于时间关系就放弃了这一方案,这就使得火箭载荷降低了许多,N-1火箭但是还停留在规划阶段。一直到年才真正开始研发,这一进程就已经远远落后于美国的土星五号运载火箭,但是由于保险起见,科罗廖夫提出使用当时的一种新型飞船来进行地球轨道交会的方案。简而言之就是将这种新型飞船、登月舱还有登月辅助设备分别发射到地球轨道,然后让它们在地球轨自行组装后再飞向月球。这种方案很大程度上降低了运载火箭的性能需求,但是其代价就是要在最快的速度下完成组件的发射,这一方案显然就是最安全的方案。
但由于时间的紧迫,科罗廖夫最后还是选择了95吨级版本的N-1火箭,这是能够直接发射到月球轨道的大型火箭。于是科罗廖夫找到了NK-15发动机,如果要将五十吨重的飞船成功发射,就必须要在火箭底部安装多台NK-15发动机,形成一个强大的发动机群。不过由于科罗廖夫的意外去世,N-1火箭的研发由他的副手瓦西里·米申接管,但是他还是基本延续了科罗廖夫的设计思路N-1火箭高米。在各方面都仅次于美国的土星五号,N-1火箭采用了五级推进,前三级是将飞船送入地球轨道,其余两极则用于地月推进。第一级由30台NK-15发动机组成,第二级则是由8台NK-15发动机组成,第三级火箭就由简单的4台发动机构成。这42台发动机能够产生吨的推力,要知道美国的土星五号能产生的推力也就吨,可是N-1火箭却只能将95吨重的物体送入地球轨道。
但是美国的土星五号却可以将吨重的物体送入轨道,说到这里各位看官可能就会产生疑惑了,为什么吨的推力还不如吨的推力呢?这是因为N-1火箭采用了基于煤油的火箭燃料。美国却对氢氧燃料的研究起步较早。所以土星五号在设计时使用了更加成熟的氢氧发动机,以此获得的效率远高于N-1火箭。
其实N-1火箭的有效推进效率只有美国土星五号的一半,超过三十台发动机的一级火箭使得火箭推进剂的管道设计异常的复杂。当时苏联也考虑过研发美国土星五号搭载的推力强大的F-1发动机,但是还是因为时间紧迫。这个时候科技竞争在政治斗争面前一文不值,为了在美国之前登上月球,苏联还是决定将已有的发动机进行组合发射。
这种做法会使得后续的发射异常危险,N-1火箭的发射场地是在现在的哈萨克斯坦境内拜科努尔发射中心。火箭研发基地与发射中心之间有着很远的距离,火箭在运送过程中都是先拆解再组装,这样以来许多潜在的问题都不能被及时发现并解决,而且这些潜在的问题在后续的试飞过程中都得到了应验。在所有工作都准备就绪之后的年2月,N-1号火箭终于迎来了第一次试射,由于这次试射是在仓促间进行的。火箭在上升至一万两千米高空的时候就解体爆炸了,到了七月份的时候,苏联得知美国要发射阿波罗飞船,N-1火箭设计团队又紧张起来,开始准备了第二次试射。这次试射与第一次不同,因为这次试着有数以千计的政府官员、航天领域的工程师和广大航天爱好者前来围观。
火箭点火没多久后,发动机系统就因为故障而瘫痪。火箭在离开地面几十米远的高空坠落,重重的砸在发射台上,整架火箭发生了爆炸,发射台也因此被摧毁。其产生的威力相当于一次小型核爆炸,这次事故造成了一百五十多人不幸遇难,成为人类火箭发射史上最严重的一次事故。事故发生后,苏联当局立刻就封锁了消息,可是这一切还是被美国的一颗间谍卫星全部记录了下来。
不久之后,美国的土星五号火箭成功将阿波罗飞船送上月球,这是人类第一次踏上月球的土地。但是苏联方面并未放弃登月计划,N-1火箭在年和年又进行了两次试射。这两次试射最后还是以爆炸而失败,愤怒的苏联政府彻底无法容忍接二连三的爆炸。于是就将后续的八次试射全部取消,N-1火箭的设计导致42台发动机的推力平衡和箭体共振方面出现了一系列问题,使得N-1火箭的悲剧成为必然。
而且苏联也没有一个可以独当一面的科学家来掌舵,还有就是苏联国力的缺陷、研发资金的不足和摇摆不定的登月计划消耗了本来就有限的资源。最可怕地进行这一系列操作都没有进行全面的科学实验,掺杂着很多政治斗争的因素,最终就导致了这些悲剧的发生。