前蘇聯的科技實力究竟有多牛?從當年的「太空爭霸」,可窺見一斑!

何貓蜀黍

2020-01-31

何貓蜀黍

2020-01-30

二戰結束後，美蘇雙方摩拳擦掌，攀比著軍隊實力和科技實力，開始了太空爭霸！太空，成了大國間的競技場，人類科技的比武間。幾十年過去了，其中的秘密逐漸被世人所知。

1955年7月30日，美國宣布了一個4年的發射人造衛星的太空計劃。四天後，即1955年8月2日，蘇聯方面作出回應，並宣布蘇方會在「今後不久」發射人造衛星。自此，美蘇雙方的太空競賽拉開了帷幕，開始了長達半個世紀的太空爭霸。蘇聯在科羅廖夫這位傳奇的科學家的帶領下，於1957年10月4日，率先發射了人類史上第一顆人造衛星-斯普尼克1號（Sputnik 1）[1]。5

緊接著，1961年4月12日，尤裡.加加林的一聲:"Poyekhali!」'（出發！），蘇聯搶先美國一個月邁進了載人航天的大門。一連串的高強度計劃下，蘇聯率先完成了第一位女性太空人，第一個月球探測器，第一個宇宙行走等任務[2]。一系列落後之下的美國，痛定思痛，於1962年9月12日由當時總統約翰.富蘭克林.甘迺迪發表了著名的登月計劃:"我們選擇去月球！"，並給出了一個10年登月期限給美國航空航天局。

阿波羅計劃，一個出師不利的計劃！就在阿波羅一號還在實驗的時候，一次電器短路引燃了高氧含量的控制倉；由於外部無法打開控制艙閥門，導致三名美國航天員喪生。這對美國載人航天計劃無疑是一次沉重打擊，這次事故不但造成了控制艙的損失，還犧牲了三名寶貴的訓練有素的太空人[3]。這次打擊並沒有阻止科學家與工程師們的航天腳步，NASA（美國航天局）工程師們對系統進行了一次詳細的檢討，並對整個系統做出了嚴密的檢修，最終於1969年7月16號，在土星五號（Saturn V）超重型運載火箭的火光閃爍中飛向了人類嚮往已久的月球，並於1969年7月20號成功登陸！登月第一人尼爾.阿姆斯特朗留下了被後人銘記的一句話：「這是個人的一小步，但卻是人類的一大步！」

璀璨的登月讓世人銘記！登月背後卻是無數科研人員傾盡他們畢生所學，年復一年研究、假設、實驗、建造，最終組成了土星五號，而這土星五號的核心就是那5個巨型的F1火箭引擎：一型液體發動機。這是當時乃至今日單個推力最大的發動機。然而，F1火箭引擎卻不是最優秀的引擎[4]。既然F1是推力最大的火箭引擎，為什麼它不是最優秀的呢？因為用于衡量火箭發動機是否優秀並不是單一看其推力大小，很多時候一支火箭上會有著好幾臺火箭發動機，也就是說一款火箭的發動機的好壞與否是看一款發動機的推重比。既然F1火箭引擎推重比不是最強，那麼到底是誰奪得這個桂冠？還有，既然是美蘇爭霸，那麼蘇聯到底有沒有登月計劃？事實上，當時蘇聯航天局為了對抗美國登月計劃，給出了一款N1火箭的方案。這個N1火箭是由5級火箭（需要5次分離到達軌道）組成，一級火箭就有30個NK15發動機（SpaceX的獵鷹9號火箭有9個發動機）。6火箭的發動機的數量跟難度是成正比的。而且，隨著發動機的增加，火箭設計難度也呈指數性的增長。

其實，在美國發射土星5號之前，蘇聯就曾經發射了一套屬於自己的登月火箭-N1[5]火箭，遺憾的是由於技術過於複雜，導致無法消除由於龐大數量的發動機產生的難以消除的共振，最直接的影響就是使燃料管道受損。蘇聯第一顆N1火箭就是這樣爆炸的。即使火箭爆炸是個嚴重的失敗，但是並不能停止蘇聯科學家們對登上月球的努力。第二枚，第三枚，第四枚，蘇聯登月火箭連續失敗4次！從這4次失敗的經驗教訓中，蘇聯研製出了一款新的超高推重比的火箭發動機NK33[6]。但是天有不測風雲，科羅廖夫的逝世導致了第五次試射的腰斬，而NK33這款傳奇式的發動機無法展示自己的才能就被封存，且讓人相信蘇聯從未嘗試登月。

很多人不知道，太空競賽如火如荼地進行著的1985年2月，蘇聯的禮炮7號空間站[7]突然失去了聯繫，由於失去了聯繫，空間站只能圍著地球漂浮直到系統電力完全喪失；由於MIR號空間站計劃的延遲，原本快要退役的禮炮7號空間站變得尤其的重要，而且空間站裡的實驗與數據更是擁有無比的價值；由於以上原因，蘇聯組織了聯盟13號航天飛船，帶著一位太空人和宇宙工程師進行空間站拯救。這個任務聽起來簡單，實際上是非常的困難與危險的。

首先禮炮號空間站是失去控制的狀態，由於空間站無任何回應，所以太空人只能從太空飛行器細小的窗口尋找飛速掠過的禮炮號的精確位置；其次，由於地球引力的影響，禮炮號空間站會呈現自旋狀態，但是旋轉速度多快，這個沒人知道。再者，人類嘗試過的對接都是由計算機讓雙方通信使空間站與飛行器相互配合完成的，人類還從沒真正的探討過是否有可能與非合作狀態的飛行器進行對接。第三，由於無法取得禮炮號空間站的回覆，所以地面人員無法得知禮炮號內部環境，所以即使成功對接，是否能安全的進入空間站內也是一個未知數。沒有計算機的幫助，蘇聯太空人依靠雷射測距儀與秒表的輔助，奇蹟般地使聯盟號純手動與禮炮號對接。完成對接並不是唯一的挑戰，在一個電力系統失靈的空間站上工作也就意味著他們不可以直接將聯盟號的電力系統接到禮炮號空間站，如果萬一造成短路他們就無法回到地球。而且失去空間站的電力系統，意味著制暖系統和空氣循環系統無法工作。太空人嘗試著往艙內吐口水，結果口水在3秒內結成了冰塊。就在這極度寒冷中他們將外部太陽能電板與發熱裝置直連了上去，臨時製作了個加熱裝置，並使用聯盟號的推進系統對整個對接系統進行了轉向，使得太陽能板可以接收到太陽光。等到禮炮號空間站的室溫回到了合適溫度，接著的問題卻是由於水的固化導致了管道爆裂，水都漏了出來，他們不得不用各種衣服將漂浮的水滴採集回去，以防止電力系統重新啟動後導致短路。這次任務實現了很多前所未有的東西，並證明了宇宙飛船是可以與任何物體對接的，還給今後的國際空間站的很多應急事件處理方式做出了個標版。

時至今日，冷戰結束蘇聯瓦解，美國以勝利告終。然而，美國的技術更勝一籌嗎？曾經有火箭工程師說過：「工程師在失敗中學習到的，比成功中學習到的更多。」蘇聯解體之後迫不得已把封存已久的NK33的發動機賣給了美國作為運載發動機，美國工程師在發動機效率測試中驚嘆蘇聯做到了他們想都不敢想的事情。直到今天，這款發動機的效率也是極為優秀的。曾經的蘇聯技術，現今被用在了宇宙神等超重型運載火箭上，並幫助新平線(New Horizon)等著名的人造飛行器飛出太陽系。蘇聯空間對接技術，如今應用在了國際太空站ISS，成為了一個必不可少的核心技術。

蘇聯已經不復存在，但是其技術還留存；美國冷戰勝利了，但其多數核心技術已被蘇聯核心技術取代。勝者為王？未必！蘇聯曾經的輝煌，由此可窺見一斑！

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來源：

1, NASA, Sputnik, NASA官網, 2015.

2 , Elizabeth Hanes, From Sputnik to spacewalking: 7 Soviet space first，History 官網，2012

3, NASA, Apollo 1, NASA官網, 2012.

4, Mark Wade, Saturn V, Astronautix, N/A

5, Mark Wade, N1, Astronautix, N/A

6, Anatoly Zak, Lost Legacy of the Moon Race comes back to life, RussianSpaceWeb, 2016

7, Nickolai Belakovski, The little-known Soviet mission to rescue a dead space station, arstechnica, 2014.

（圖片來源網絡）