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回复:苏联与月球的浪漫史(长期连载)

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(吞楼修复)最后,来看看直到月球5号撞月为止,苏联和艾美莉卡的其他重要动向:
苏联方面:
1960年6月23日,发布法令,授权在1961-1963年期间初步设计N1超重型火箭。科罗廖夫美梦就要成真。
1961年1月31日,“扩大”N1设计首席设计师理事会在拜科努尔举行。设计师们开始畅想N1设计。
1961年2月15日,军方高层致函尼基塔,敦促克里姆林宫限制以牺牲军事建设为代价的国家民用空间计划。
1961年4月12日,尤里·加加林搭乘东方1号完成了世界上第一次载人航天飞行。
1961年5月13日,一项题为“关于military目的空间飞行器的重新计划”的法令推迟了1965年首次发射N1火箭,并将其发展限制在目前的初步设计范围内。
1962年4月16日,尼基塔(赫xxx)签署法令,将N1助推器的开发限制在初步研究和项目经济评估。同时,随着联盟号联合体的研制,UR-500助推器的研制也得到了授权。后者的目的是一个两名宇航员一起完成的绕月任务(后续会讲)。
1962年9月24日,受到艾美莉卡的压力,缓过神来的尼基塔(赫xxx)再颁布法令,正式启动N1项目,并计划1965年进行首次发射。这次迂回耽误了1年多时间。
1963年6月19日,受资金紧张影响,一项政府法令正式将N1火箭的首次发射时间重新安排到1966年。
1963年8月3日,高层批准了L3登月计划和LK绕月计划(后续会讲)。
1965年3月18日,阿列克谢·列昂诺夫在上升2号任务中进行世界上第一次太空行走。


IP属地:陕西来自Android客户端75楼2021-04-12 22:07
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    随着徘徊者系列的全部着陆失败,两者之间的差距并没有拉开。
    不过,随着土星1号的越发成熟和土星5号开始试车,苏联高层这才想起之前被搁置的N1来,才意识到:艾美莉卡不是说着玩的。他们真的要登月。
    不管阿波罗任务、土星5号究竟是不是摄影棚作品,苏联人已经相信他们不是,那就够了。探月竞赛即将在月球5号撞月后变得异常,,激烈。
    明天继续~


    IP属地:陕西来自Android客户端76楼2021-04-12 22:10
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      在月球5号发射之前,已经有一些苏联载人月球任务的设计开始酝酿,有的设计甚至已经开始成熟、在向着实物进发了。
      因此,今天先让时间线暂停,我们来看看这些苏联早期载人月球任务的设计。


      IP属地:陕西79楼2021-04-13 19:14
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        第一个,19K

        19K项目是在美国提出阿波罗计划的同一时期,由科罗廖夫提出的。OKB-1对此进行了概念设计。它的目标是:不进入月球环绕轨道,也不把任何部分留在绕月轨道,而是直接将宇航员和所有飞船送入月球表面。

        三枚N1火箭发射一对21K燃料舱和一个部分装有燃料的19K(类似于联盟飞船)的月球探险队。预计这三种飞行器的升空质量都在73吨至75吨之间,并能够在300公里的地球轨道上相互对接。在对接之后,直接给一个ΔV,直冲月球。然后全员降落。然后,宇航员出舱玩耍,然后,全员起飞,回家。
        这是1963年初,苏联将宇航员送上月球的最受欢迎的设想。当时全体航天高层还沉浸在领先的喜悦中,不受经费的困扰。
        但是,一方面,后来的N1火箭,,,着实令人伤心。另一方面,理想必须要触碰现实。
        后来的L1和L3月球飞船明显要实际得多。


        IP属地:陕西80楼2021-04-13 19:24
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          之前老是提到N1,那么,N1究竟是什么?

          注意看下面的几个站立的人类
          N1登月运载火箭是苏联研发的用来将苏联宇航员送到月球的火箭。代号“大妈妈”,也就是被西方人称为G-1E或SL-15的火箭。N-1就是俄语носитель(运载器)的缩写。
          N1-L3方案采用五级推进,前三级将飞船送入地球轨道,其余两级用于地月推进。 加满燃料满载情况下,N1-L3重2788吨。下面三级呈截锥体形,最下部直径约10米,这是受箭体内燃料箱形状的限制,一个较小的球形煤油箱在上部,较大的液氧箱在下部。上部分呈圆柱形,直径4.4米。
          它的高度是105.3米。

          比台北101大厦还高1层多


          IP属地:陕西81楼2021-04-13 19:31
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            下面列出一些N1的基本参数:
            第一级A段,由30台NK-15发动机驱动,使用液氧/煤油作为推进剂,发动机排成两个环,外环24台,内环6台。这些发动机都是分级燃烧循环的先例。 控制系统基于发动机的差动节流,外环应付倾斜和偏转,安装在框架内的六个用于应付滚动。A段还装有四个栅格翼,这种平衡装置后来用在了苏联的空空导弹设计上。
            NK-15单台推力1513kN(154.72吨),特征比冲3234m/s(330s)。
            第二级B段,由8台NK-15V发动机驱动,使用液氧/煤油作为推进剂,也排列成环形。NK-15V与15的区别就是吊钟形涡流室和高空发动机性能。
            NK-15V单台推力1755kN(179.08吨),特征比冲3390.8m/s(346s)。
            第三级V段,装了4台更小的NK-21发动机,使用液氧/煤油作为推进剂,排列成矩形。
            NK-21单台推力402.5kN(41.07吨),特征比冲3626m/s(270s)
            第四级G段,安装1台NK-19发动机,使用液氧/煤油作为推进剂。
            NK19单台推力446kN(45.51吨),特征比冲3459.4m/s(353s)。
            第五级D段,安装1台RD-58发动机。
            主要载荷有两个:月球载人着陆器LK,以及月球载人轨道器LOK。
            其中,N1的第四级、第五级和LK、LOK共同构成了L3系统。L3系统将负责在N1火箭前三级把载荷送到近地轨道后,继续进行月球着陆返回任务。


            IP属地:陕西82楼2021-04-13 19:33
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              那么,N1的有效载荷“L3”又是何方神圣
              L3,是一个由火箭级和航天器组成的四元件组合。它将在N1火箭的前三级将载荷送入近地轨道后,进一步将苏联宇航员送上月球表面。
              L3系统包括:
              Blok G级(N1火箭第四级);
              Blok D级(N1火箭第五级);
              月球载人着陆器,LK,带Blok E推进系统;
              月球载人轨道器,LOK,绰号“洛克”,与Blok I推进系统。
              在290公里的圆形地球停泊轨道上,L3系统的总重量约为70吨。

              L3系统与阿波罗飞船的同等系统的对比。航天器按照比例绘制


              IP属地:陕西83楼2021-04-13 19:37
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                月球载人轨道器LOK(L3绕月飞船)与阿波罗的指令舱和服务舱的对比图。航天器按照比例绘制
                LOK在俄语中代表“月球轨道飞行器”,可以称为联盟号魔改版本。它最多能容纳2人,飞行13天。总长10米,最大直径接近3米。进入月球轨道时的质量大约9850Kg,离开月球时大约7530Kg。
                虽然从外观上看,它看起来像是联盟号原始(7K-OK)版本的加长版,但在内部,LOK有许多升级和独特的系统,这使它能够支持载人月球任务。
                电源:最显著的区别是原来的联盟和LOK的电源系统。与为7K-OK飞船提供电能的太阳能电池板不同,LOK将采用液氢/液氧动力燃料电池EKhG,类似于美国的阿波罗飞船上使用的燃料电池。除了产生电能外,燃料电池还将输出急需的呼吸氧气和饮用水作为副产品,从而大大提高航天器的生命维持能力。
                生命支持系统:LOK飞船也将携带比原来联盟7K-OK更强大的生命支持系统。大约从1964年起,关于循环水的闭环系统的研究就开始了。这可以使人们在太空中停留的时间更长。
                专门针对LOK项目,苏联开发了一个名为Rosa(俄语中“水滴”的意思)的系统。它将从LOK空气中收集空气,分离液体和气体,并过滤掉水中杂质以供饮用。Rosa装置将与从联盟号继承的标准生命支持硬件一起安装在居住舱中。
                在包括绕月飞行在内的无人驾驶测试飞行中,LOK还将携带一个特殊的、模拟人体汗液释放的仪器。该系统旨在测试Rosa系统的性能。
                满怀期待吧,苏联人


                IP属地:陕西84楼2021-04-13 19:43
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                  月球载人着陆器LK与阿波罗的登月舱对比图。航天器按照比例绘制
                  苏联的月球飞船“月球着陆器”或LK也是L3系统的一部分,将由N1火箭发射升空。
                  与美国的阿波罗任务类似,LK被设计成在绕月轨道上与月球轨道器LOK分离。在降落到月球表面,并有望成功“月球漫步”后,宇航员将返回LK,并从月球起飞,再使得两部分对接。在月球漫步者从LK返回LOK后,两位宇航员会抛弃LK,乘坐LOK返回地球。
                  然而,与阿波罗不同的是,LOK和LK之间不存在内部通道,因此两艘船之间的太空人来回移动必须穿着宇航服,通过太空行走来实现。同样与阿波罗不同的是,Blok E的推进装置将用于月球表面下降的最后阶段和起飞的全部过程。第一次登月减速将由LK的Blok D火箭实现。Blok D将被抛掷并撞上月球表面,之后才是Blok E发动机接管。
                  作为一个系统,LK航天器由登月舱本身和Blok E推进系统组成。然而,在结构上,航天器将被细分为着陆器(Lunnyi Posadochnyi Agregat,LPA)和上升器(Lunnyi Vzletnyi Apparat,LVA)。LPA由一个直径为2.27米的主结构和一个四条腿的登月装置(Lunnoe Posadochnoe Ustroistvo,LPU)组成。在其发射配置中,收起的支架跨度为2.26米。它很可能在N1火箭抛开保护罩后立即部署,为登陆月球轨道做准备。
                  Blok E被永久地固定在宇航员舱(结构图的最上面部分)的底部,而LPA/LPU着陆装置通过一套火药切断装置与Blok E相连,这些装置将在从月球起飞时被切断。
                  宇航员舱前面的一个圆形剖面上有一个窗户。在着陆时,宇航员可以很好地看到月面。他/她(严谨起见)可以在控制装置的引导下手动进行着陆,以防自动下降程序出现问题。为了节省空间,这间小屋没有座位
                  飞行控制系统配备了一台机载计算机,使宇航员能够选择最终着陆点并手动进行着陆。

                  在地面测试的LK。两个人都是真的人。


                  IP属地:陕西85楼2021-04-13 19:49
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                    在为期11-12天的月球远征中,N1-L3系统将会使宇航员在月球表面着陆,并安全返回。其中包括以下步骤:
                    第一步:N1火箭将L3系统送入近地轨道,在那里它最多可以停留一天;
                    第二步:Blok G启动,加速L3系统至第二宇宙速度以上,将L3系统送向月球;
                    第三步:Blok G分离,被抛弃;
                    第四步:在地球向月球的3.5天的飞行中,Blok D进行两次轨迹修正;
                    第五步:Blok D在靠近月球时完成一个刹车机动,将L3系统插入月球轨道,在那里它可以停留四天;
                    第六步:Blok D发动机点火,将L3系统从环绕月球的圆形轨道转移到近心点更低的椭圆轨道;
                    第七步:一名宇航员进行太空行走,从LOK轨道器转移到LK着陆器,另一名继续待在LOK轨道器中;
                    第八步:Blok D、LK航天器的组合与LOK航天器分离;
                    第九步:Blok D引擎启动,使得LK着陆器轨道高度进一步下降,靠近月球表面;
                    第十步:Blok D与LK着陆器分离,被抛弃;
                    第十一步:LK着陆器上的Blok E发动机启动,实现在月球表面的软着陆;
                    第十二步:宇航员在月球表面停留6到24小时(比一般的阿波罗任务长),进行科学考察和玩耍活动;
                    第十三步:Blok E发动机点火,LK上升级从月球表面升空并到达原始月球轨道高度;
                    第十四步:LOK轨道器与LK着陆器对接;
                    第十五步:宇航员进行太空行走,从LK着陆器转移到LOK航天器;
                    第十六步:LK着陆器分离,被抛弃;
                    第十七步:LOK飞船上的Blok I提供月球逃逸速度,将LOK送向地球;
                    第十八步:在3.5天的向地球飞行过程中,LOK航天器上的Block I提供轨道修正;
                    第十九步:LOK飞船的返回舱与居住舱、仪表舱分离,然后返回地球大气层并着陆。
                    一句话评价:相对19K,非常具有现实主义色彩的设计。看起来是比阿波罗更省钱、更可持续的任务。没准真能成
                    是啊,没准就成了呢~~~


                    IP属地:陕西86楼2021-04-13 19:55
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                      今天时间有限,就先不说这么多。留着第三款载人月球飞船——L1,之后再说
                      最后来关注一下N1的第一级,也是它的特色之一:

                      N1的第一级尾部由30个NK-15发动机驱动。26台、28台或30台发动机均可使得火箭顺利升空。因此,如果在火箭发射后,其中1台发动机出现故障,诊断控制系统(KORD)会切断故障发动机对称位置上的发动机,以保持平衡。这样的故障还能再出现一次。
                      如果工作的发动机少于26台,那么,火箭就危险了。
                      现在,有许多火箭设计师对这种发动机并联的思路进行了借鉴。其中较成功的一款如下:

                      各位,应该认得出来吧


                      IP属地:陕西87楼2021-04-13 20:08
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                        今天接着昨天,来说说L1绕月飞船是怎么回事
                        1959年12月,在一场汇集了所有主设计师的会议上,设计师各自提出他们最新设计。科罗廖夫提出了N系列以及更保守的R-7。弗拉基米尔·切洛梅(Vladimir Chelomey),科罗廖夫的竞争者,则提出了他的"通用火箭"系列:使用一个通用的下面级搭配不同的模块来满足多种载荷需要。最后,两者都得到了研发火箭的经费。
                        在艾美莉卡公布其载人登月计划后,科罗廖夫在N系列的基础上,正式提出了N1-L3方案,同样追求载人登月。切洛梅则在"通用火箭"的基础上,提出一系列绕月飞行计划,他认为这样也能击败艾美莉卡。火箭将使用他领导的设计局OKB-52“将”研发的UR-500,而载人绕月飞船,则是“将”研发的L1。由于L1飞船与“联盟号”(7K)有许多相似之处,这个工程又被称为“7K-L1”。
                        当时的苏军尤其是战略missile部队,并不支持探月这种对军事无益的政治工程。而科罗廖夫与切洛梅却极力促成登月计划。1961年至1964年间,切洛梅的保守方案被普遍认同,于是UR-500和“联盟号”7K-L1的研发被提上了日程。


                        IP属地:陕西88楼2021-04-14 19:13
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                          L1基本上是一个双座的联盟飞船的魔改版本,它的居住舱被拆除,质量降低到了5吨。飞船还缺少一个备用降落伞容器,而用一个入舱口代替了。
                          和L1飞船搭配的是火箭的Blok D。与为N1火箭开发的L3飞船的Blok D设计相比,L1的Blok D与之几乎相同。锥体喷口、球形氧气罐再加一个类圆柱形的插入物(仪表舱和下降舱),构成了整个飞船。在发射阶段,它也有一个外部整流罩,以及和宇航员所在下降舱相连的逃逸塔。

                          7K-L1航天器及其有效载荷的关键部件:1)7K-L1航天器;2)Blok D;3)有效载荷整流罩;4)运载火箭适配器;5)紧急逃生系统(逃逸塔);6)质子运载火箭;7)支撑锥体。
                          7K-L1的开发工作基本与联盟7K-OK飞船平行,因此,工程师有机会将一些新系统集成到L1中,而这些系统在地球轨道上的联盟号飞船中并不存在。例如,L1将装备第一台苏联飞行控制计算机——Argon-11s。
                          L1飞船的临时飞行预计将持续8至10天。这是苏联在1963年东方号载人飞船任务期间实现的最大飞行时间长两倍。


                          IP属地:陕西89楼2021-04-14 19:18
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                            无人L1测试飞行器的半剖图
                            L1在近地轨道的总质量是19040公斤,长4.796米,飞船(不含太阳帆)的直径是2.183-2.72米(我应该没看错,应该)。在太阳帆展开后,它的跨度大约9米。飞船能搭载2名宇航员,但是,搭载之后,能供活动的空间仅剩2.6m³。也就是说,航天员会在这任务持续的七、八天内几乎动弹不得。
                            如果真有宇航员执行这样的绕月任务的话,他们一定很坚强。


                            IP属地:陕西90楼2021-04-14 19:25
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                              在一次典型的L1任务中,三级UR-500K(又称8K82K火箭,最出名的名字应该是“质子K”)从拜科努尔升空。有效载荷整流罩将在第二级发射期间,借助小型固体推进剂发动机丢弃。
                              第三级分离后,Blok D将进行两次点火中的第一次点火,其11D58发动机持续燃烧140秒,使探测器进入205公里高的停泊轨道,轨道倾角51.5°。
                              在短暂滑行后,Blok D再次启动,将7K-L1航天器插入一条地月转移轨道。然后,7K-L1将在向月球飞去时与Blok D分离。地面在根据计划参数仔细测量飞船的实际轨迹后,飞船将有机会在距离地球约25万公里的地方用自己的发动机进行轨道修正。然后,它将在月球后面以大约2000公里的最小距离经过,进行摄影和遥感实验。
                              该航天器将返回地球,并在距离母星较远的地方进行另两次轨道修正机动。随后,带着宇航员的下降舱将分离,并在发射后的七八天内进行空气动力再入地球大气层,降落在苏联领土上。
                              注意,是降落在苏联领土上。如果不是在苏联领土上,飞船将启动自毁程序,以确保它不会被落入敌手。
                              你可能会问:那么,宇航员怎么办?跟着自毁吗?
                              答案是:设计师还没考虑过宇航员的问题。他们之前都一直在进行无人测试。而所有的无人测试中,自毁装置都是必不可少的。若真有载人任务的话,我想,自毁装置应该会被去除吧。

                              轨道设计:1) 初始轨道插入;2)初始停泊轨道;3)地月转移插入机动;4)地月转移轨道修正;5)绕月飞行;6)月地转移轨道修正;7)月地转移轨道二次修正;8)下降舱与主舱分离;9)再入着陆


                              IP属地:陕西91楼2021-04-14 19:30
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