N1大火箭早出生了50年,結(jié)果就悲劇了

上世紀50到60年代,在蘇聯(lián)首先發(fā)射了人類歷史上第一顆人造地球衛(wèi)星之后,美國自然是非常的著急。在最初的幾年里,美國甚至無法發(fā)射同樣的衛(wèi)星;隨后雖然美國人也終于發(fā)射了可以環(huán)繞地球軌道飛行的衛(wèi)星,但是卻比蘇聯(lián)的衛(wèi)星小得多。這種“羞辱”讓美國人感到很沒面子。于是就開始把有人登月作為下一波的競爭目標(biāo)。在這一點上,美國人倒是后來居上。想要實現(xiàn)有人登月或者至少是有人環(huán)繞月球飛行再安全返回,那么地月轉(zhuǎn)移軌道需要的發(fā)射能力至少要30噸以上,有人登月飛船整體則需要超過40噸級。也就是從地球上起飛的大火箭,至少要把35噸到45噸的物體扔到36萬公里的地月引力平衡點以外才行。為此布勞恩設(shè)計了土星5號大火箭,第一級采用5臺F1型煤油液氧大推力發(fā)動機,第二級采用F2大推力氫氧機。F1大推力發(fā)動機的單臺推力高達680噸。
而蘇聯(lián)方面卻無法在短時間內(nèi)設(shè)計生產(chǎn)出如此大推力的單體火箭發(fā)動機。只好趕鴨子上架式的用多達30個NK15小推力發(fā)動機組合成了N1大火箭的第一級。NK15發(fā)動機的單臺推力是154噸,30臺組合的最大推力4620噸,這點上比土星五號大火箭的3400噸的起飛推力還大1000多噸。這個起飛推力其實是顯著超標(biāo)的。多臺發(fā)動機并聯(lián),推力冗余度大,中間如果哪怕失效關(guān)閉一兩臺發(fā)動機甚至3到4臺發(fā)動機,都不影響本級火箭完成任務(wù)。但問題是NK15發(fā)動機本身的可靠性就不高。任何一臺出故障,都不是立即關(guān)機熄火那么簡單。而是動不動就爆炸,這樣壞掉的發(fā)動機就在其中扮演“Z隊友”的負面角色。另外當(dāng)時控制火箭的計算機運算速度只有每秒萬次以下,和當(dāng)今的計算機完全無法比。因此對故障發(fā)動機的關(guān)機和重新形成推力的協(xié)調(diào)和平衡反應(yīng)相當(dāng)遲鈍。最終造成屢次誤事。

另外N1大火箭進行工程實踐時,蘇聯(lián)的火箭天才科羅廖夫已經(jīng)去世,繼任主設(shè)計師的工程管理實力遠遠不如。瀚海狼山(匈奴狼山)認為,這也間接導(dǎo)致N1大火箭除了發(fā)動機的可靠性外還有另外一些低級設(shè)計錯誤。1969年2月到1972年11月,N1大火箭發(fā)射了4次,全部都以失敗告終。第一次發(fā)射,部分發(fā)動機出現(xiàn)了停機故障,火箭上反應(yīng)遲鈍而且盲目的主計算機,居然把第一級的發(fā)動機全部先后對稱關(guān)機,導(dǎo)致火箭整體墜地失敗。第二次發(fā)射,一臺發(fā)動機在點火前0.25秒渦輪泵爆炸,導(dǎo)致第一級連鎖反應(yīng),最終起飛后十幾秒就炸毀在發(fā)射臺上。第三次發(fā)射,難得第一級的30臺發(fā)動機沒有一臺出故障,全部正常工作。誰知道這種罕見的全部正常工作推力太猛,居然讓N1大火箭高速的自旋起來,陸續(xù)甩飛了上面的各級和飛船,導(dǎo)致任務(wù)失敗。第四表現(xiàn)最好,火箭本身整體飛到了40公里的高空,就在第一第二級分離前7秒,因為內(nèi)部壓力出問題第一級又爆炸了。此時按照美國人的宣傳,已經(jīng)完成了多次有人登月并順利返回,蘇聯(lián)人心灰意冷,沒有把這個項目繼續(xù)下去。

因為N1大火箭的教訓(xùn)。此后普遍認為過多的小推力發(fā)動機強行捆綁,安全效率是不升反降的。于是蘇聯(lián)后來也研發(fā)出了RD170這種單發(fā)推力超過480噸的大推力液氧煤油機而且成功返銷美國,反倒是美國人把當(dāng)年的F1大推力發(fā)動機的技術(shù)給搞丟了。私人航天公司居然又用27臺小推力的梅林發(fā)動機搞出了重型獵鷹,雖然不夠有人登月,但近地軌道入軌能力仍然超過60噸。這主要在于當(dāng)代的火箭主計算機控制協(xié)調(diào)能力早就今非昔比。N1大火箭也只能感慨自己早生了50年。