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回复:苏联与月球的浪漫史(长期连载)

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在1963年,切洛梅还曾经设想,将L1改造成带有月球着陆器的版本。这相当于与L3,也就是与科罗廖夫,公平竞争、公开叫板。
在1964年前,质子-L1与N1-L3两个具有实现可能的载人探月任务一直在平行开发。直到1964年10月,发生了一件令切洛梅感觉不妙的事情:
当亲爱的尼基塔在黑海之滨度假时,勃列日涅夫在莫斯科发动了coup,尼基塔“被退休”,从此被迫淡出政坛。
相比于科罗廖夫,切洛梅与尼基塔的关系反而更亲密一些。因此,尼基塔的偏爱是切洛梅的方案能够平行进行的一个理由。
外部环境也发生了变化。美国的“双子星座”载人任务不断取得成功,土星1号开始试验。尽管美国的“徘徊者”系列着陆器还是一如既往的拉跨,但是,地球周围的举动已经让苏联这只“青蛙”感觉到,水温上升了。
第三个个变化来自内部。苏联的“联盟号”载人飞船已经取得了一些成功,它的系统也被证明具有实用性。因此,未来的载人飞船大概率将会基于联盟号进行魔改,而不是另起炉灶。
这三个原因一同导致了切洛梅的L1方案逐渐被边缘化。
最终,1965年10月,苏联政府宣布:绕月飞行任务将使用切洛梅的UR-500搭配科罗廖夫的联盟号飞船,以代替切洛梅自己的探测器号飞船。而这个基于联盟号飞船魔改的L1,也就成了我们刚才看到的L1。切洛梅的L1不再研发。
切洛梅自己的更多小心思,恐怕还需要航天史爱好者去发掘了。
此外, 科罗廖夫仍然坚持自己的N1-L3方案研究。加上魔改联盟号为L1飞船的任务,OKB-1在尼基塔倒了的那段时间,非常非常忙碌。

尼基塔,倒了


IP属地:陕西92楼2021-04-14 19:49
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    艾美莉卡方面,阿波罗的各个系统几乎都在研发中。可是,对苏联来说,由于之前对月球竞赛一段时间的不上心和军方的耽搁,不管质子-L1还是N1-L3,在1964年都还没有成熟。
    苏联现在“成熟”的,还是那个不成器的Ye-6无人着陆器。
    为了掩盖自己的研究底子不足,苏联决定再次发生月球着陆器,争取再拿一个第一回来,再一次打败艾美莉卡。

    Ye-6:工具性极强


    IP属地:陕西93楼2021-04-14 19:53
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      着重补充一下Ye-6的着陆器机制:
      一个直径为58厘米、质量约为82公斤的略呈蛋形的着陆器。它被一个充气安全气囊系统保护着,以减少着陆的影响(注:这个系统原理上类似于几十年后美国宇航局的机遇号火星探测器的设计)。安全气囊将在反推火箭发射前充气,着陆器在与月球表面接触时将被抛离主舱。着陆器滚动到停止和安全气囊放气后,四个花瓣将通过炸药打开,并使整体稳定。里面是着陆器的发射器、电池和其他设备。其中包括一个简单的传真式摄像机,可以返回着陆器周围的全景图像。
      Ye-6着陆器具有复杂的结构。当然,它也比美国宇航局研发的、在月球上着陆的徘徊者系列更有科研能力。

      gif显示了Ye-6着陆器用于缓冲落在月球表面的安全气囊系统的跌落试验。


      IP属地:陕西94楼2021-04-14 20:00
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        加上之前Ye-2A的两次失败,截至月球5号任务,科罗廖夫领导的OKB-1在月球无人探测任务上已经连续失败10次。其中,只有两枚Ye-6探测器进入了地月空间。月球4号只实现了月球飞掠,而月球5号虽然实现了月球撞击,但并没有真正着陆。
        在这一系列失败的影响下,苏联航天工业的幕后发生了重大变化。由于OKB-1用大量资源用于开发联盟号和苏联载人登月计划的L1和L3,1965年4月,科罗廖夫将深空航天器的责任移交给NPO Lavochkin,由首席设计师乔治·巴巴金(Georgi Babakin)领导。这是一个新独立的组织,由OKB-52分拆而来。

        乔治·巴巴金,为人严谨、严格
        这也是一个规格严格、功夫到家的设计单位,以其密集的测试和质量严格控制的飞行硬件建造而出名。但即使这样,拉沃契金的工程师们还是需要大量时间来改进Ye-6的设计,并开始生产自己的飞行单元。与此同时,还有5艘Ye-6飞船在OKB-1的生产流水线上等待发射。
        由于对Ye-6的I-100控制系统的问题(注:实际是没有正常工作过一次)感到失望,从月球5号开始,工程师们决定为运载火箭的上一级安装一个单独的控制系统,就像已经在标准8K78M火箭中使用的那样,而让麻烦的I-100只专注于控制航天器本身。月球5号的成功发射证明了这一安排的正确性,但后续的失去控制也证明,I-100控制系统实在是无法胜任探测任务。


        IP属地:陕西95楼2021-04-14 20:03
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          在升级I-100控制系统后,不甘心失败的科罗廖夫领导了下一次Ye-6的发射。
          1965年6月8日,莫斯科时间10:40:00(世界时7:40:00),8K78M运载火箭搭载Ye-6 No.7从拜科努尔航天发射场成功发射。编号为U103-31的8K78M成功地将Blok L逃逸级及其1442公斤重的Ye-6有效载荷送入167×246公里倾斜64.8°的停放轨道。经过短暂的滑行后,Blok L级点燃,月球6号被成功送上月球转移轨道。
          初步检查显示,月球6号正在按计划运行,而跟踪显示,着陆目标需要进行中途修正。自发射以来,月球6号共进行了12次通信,在发射后第二天,月球6号被命令自行调整航向,进行中途修正。升级后的KTDU-5A发动机按I-100的指令点火,但未能按计划停机。取而代之的是,发动机继续点火,直到其推进剂供应耗尽,将月球6号推离航道很远。后来调查表明,地面控制系统发送的设置主机停机时间的命令有错误。6月11日,月球6号在驶入太阳轨道时,离月球最近距离为160935公里。
          再一次,为了确保这次任务不会完全失败,地面控制人员在月球6号上进行了一系列的工程测试。他们成功地执行了着陆程序(除了主发动机点火),包括安全气囊充气和着陆器展开。
          I-100,七杀
          苏联的探月任务已经连续失败11次。但是,离成功越来越近了!


          IP属地:陕西96楼2021-04-14 20:05
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            正当科罗廖夫为怎么也修不好的I-100而愁肠百结时,他领导的火星探测战线上传来了一个消息:一艘原本是为了驶向火星而发射的探测器,Zond 3(直译就是探测器3号),准备进行工程测试,并计划在经过月球之后驶向火星。

            Zond 3的超级简陋轨迹图

            这艘探测器专门为行星际深空开发,与月球探测的Ye系列完全不同。


            IP属地:陕西97楼2021-04-14 20:12
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              这项任务的主要目标是检验航天器的各种系统,包括其高度先进的照片电视成像系统。与较重的Ye-6相比,Zond 3沿更快的轨道飞行。在发射大约35小时后,它从月球9219公里旁经过,获得了一组壮观的月球表面图像,其中包括1959年历史性的月球3号任务错过的大部分月背图像。

              有了这些照片,苏联科学家绘制了月球表面95%的地图。虽然美国宇航局的水手4号任务刚刚发回了火星的第一张照片,但探测器3号成功地传回了月球远端的最佳图像,质量远超预期。即使还在任务的早期阶段,Zond 3在一系列失败的行星探测器和月球任务之后,还是为苏联赢得了名誉。
              探测器3号继续运行。除了工程信息外,探测器3号还发回了一系列仪器的数据,以研究长途巡航期间的行星际环境。9月16日,在距离1250万公里的地方,探测器3号使用其推进系统将探测器的速度改变了50米/秒,以进行中途修正。飞船在8月中旬、9月中旬成功地重传了月球图像,最后一次是在1965年10月23日,当时距离地球3150万公里。
              1966年3月3日之前,与探测器3号的定期通信中断。虽然之后没有收到飞船的消息,但探测器3号飞船已经成功运行了228天,几乎足以在飞往火星的典型飞行时间内幸存下来。这也证明了改进后的3MV(Zond 3所属的系列)设计的合理性。
              关于3MV的改进,那又是另一个故事了不过,我没有兴趣写一个“苏联与火星的浪漫史”的帖子,因为
              那会非常糟心


              IP属地:陕西98楼2021-04-14 20:18
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                在探测器3号成功的鼓舞下,OKB-1的科学家和工程师们推进了定于9月4日发射的Ye-6 No.11。不幸的是,在发射前检查中发现的8K78-U103-27火箭核心的航空电子设备问题无法及时纠正,发射被迫推迟一个月。
                随着运载火箭问题的解决,Ye-6 No.11(月球7号)于莫斯科时间1965年10月4日10:56:40(世界时7:56:40)从拜科努尔发射场升空,这是斯普特尼克1号发射七周年纪念日。重达1506公斤的月球7号及其Blok L逃逸级成功进入倾斜64.8°的129×286公里的临时停泊轨道。之后,逃逸级点燃,并把月球7号送上了月球转移轨道。这一次,发射后第二天的中段机动成功地将月球7号对准目标——开普勒陨石坑(Crater Kepler)以西。
                在着陆前大约两个小时,月球7号转向自行定向模式,准备启动着陆用KTDU-5A发动机。不幸的是,快速下降的航天器无法保持其在地球上的锁定,没有所需的姿态基准,控制系统也从未点燃主发动机。1965年10月7日世界时22:08:24,月球7号在北纬9.8°和西经47.8°坠入风暴洋(Oceanus Procellarum)。随后的调查显示,月球7号上的地球光学传感器安装的角度不正确,因此很难进行姿态确定,也就不能启动发动机。
                I-100:这次没我事了
                由于探测器3号的成功,这次任务的失败不会被算在连败里


                IP属地:陕西100楼2021-04-14 20:21
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                  科罗廖夫当时状态很不好,他的肠胃不舒服。但是过重的工作任务是他没有机会去医院检查。
                  新书记勃列日涅夫对于这一系列的失败感到非常焦躁和不耐烦。在月球7号的失败后,科罗廖夫与他进行了单独会谈。
                  科罗廖夫试图说明,每一次,月球无人着陆任务都离成功更进一步,现在就差最后的临门一脚了。勃列日涅夫最后勉强相信了Ye-6的问题得到控制。
                  与此同时,拉沃契金的工程师始终盯着Ye-6的各项系统,力图对这个不详的着陆器进行彻头彻尾的改进。
                  与此同时,=现有的最后一枚Ye-6在OKB-1进行了匆匆的修改,为设计局登上月球的最后一搏做好了准备。


                  IP属地:陕西101楼2021-04-14 20:28
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                    今天,从OKB-1现有的最后一枚Ye-6开始讲起。

                    当时的宣传片中Ye-6开始执行着陆反推程序的样子
                    莫斯科时间1965年12月3日13时46分14秒,编号为U103-28的8K78火箭携带重达1552公斤的Ye-6 No.12从拜科努尔航天发射场升空。有效载荷及其逃逸级被成功送入181×221公里的停泊轨道。与早期苏联的月球和行星任务不同,这次(以及随后的任务)的停泊轨道倾角较低,为51.9°,而不是65°。这一停泊轨道在一定程度上改善了8K78的性能,使Ye-6的质量能够远远超过1500公斤。经过短暂的滑行后,Blok L逃逸级点火,成功地将现在被称为月球8号的物体推向月球。
                    随着发射后第二天中段修正的成功完成,月球8号的飞行一直顺利进行,直到着陆程序。与前一代不同,改进后月球8号能够在KTDU-5A主发动机46秒的燃烧过程中正确校准,并减慢飞船着陆的速度。同样的错误,没有再犯第二次。
                    但是,
                    当着陆器的安全气囊系统在发动机点火前充气时,航天器上一个制造缺陷导致支架刺穿了安全气囊。逸出的气体使快速下降的月球8号开始翻滚,并以2转/分的角速度旋转,阻止了雷达系统锁定月球表面。
                    月球8号于世界时12月6日21时51分31秒在9.1°N 61.3°W,,坠入风暴洋(Oceanus Procellarum)。
                    对Ye-6任务,科罗廖夫领导的团队已经连续失败了11次。


                    IP属地:陕西102楼2021-04-15 18:14
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                      (之前吞了再补一下试试,求过求过)
                      在月球8号之前,苏联航天工业已经因为一系列失败而发生了重大变化。由于OKB-1用大量资源用于开发联盟号和苏联载人登月计划的L1和L3,1965年4月,科罗廖夫将深空航天器的责任移交给NPO Lavochkin,由首席设计师乔治·巴巴金(Georgi Babakin)领导。这是一个新独立的组织,由OKB-52分拆而来。

                      乔治·巴巴金和他的团队在改进Ye-6的同时,OKB-1也在发射他们已经组装好的、剩下的Ye-6。月球8号之后,所有探测器都用完了,该轮到拉沃契金上场了。


                      IP属地:陕西103楼2021-04-15 18:20
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                        在总设计师巴巴金的指导下,拉沃契金独立完成了对Ye-6 No.13和No.14的改进。其中就包括一个新的独立制导系统(拜拜,I-100)和对着陆器减震器的改造。除了新的测试和质量控制程序外,他们还对航天器硬件进行了修改,以在KTDU-5A发动机点火后,对着陆器气囊可靠地充气。这次,游标发动机将提供姿态控制,而不是性能较差的冷气姿态推进器。
                        着陆器的质量现在增长到100公斤,其中包括了一个新的全景相机设计,可以从月球表面拍摄比原来高分辨率的图像。新相机的低功耗要求也意味着可以在不缩短电池供电着陆器寿命的情况下返回更多图像。经过所有这些和其他修改,拉沃契金制备的Ye-6版本获得了新的名称“Ye-6M”。


                        IP属地:陕西104楼2021-04-15 18:21
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                          第一架Ye-6M,编号为Ye-6M 202/13,于莫斯科时间1966年1月31日14:41:37升空。编号为U103-32的8K78M火箭成功地将重达1583公斤的Ye-6M及其逃逸级送入倾角为51.9°的167×219公里的临时轨道。在完成第一次轨道转移之前,Blok L级点火,将现在被称为月球9号的物体推向月球。次日,莫斯科时间22时29分,当月球9号距离目标仍有23.3万公里时,飞船使用KTDU-5A发动机燃烧48秒,使飞船速度改变了71.2 m/s,并将其送入指定的登月地点。
                          总之,一切都很顺利
                          在预定于2月3日着陆的一个小时前,月球9号离月球还有8300公里。它重新调整了方向,使发动机与当地的月球垂直方向对齐。当加速的月球9号在世界时18:44:42到达月表75公里的高度时,航天器抛弃了不需要的设备,点燃了KTDU-5A发动机,从2.5 km/s的速度开始减速。在250米高空,KTDU-5A关闭,随着飞船继续下降,四个支腿发动机继续点火。当飞船的5米长的探头与月球表面接触时,带有充气气囊的着陆器被弹出,其余的引擎关闭。
                          当主舱以每秒5.5到6.0米的速度撞上月球表面时,着陆器在月球表面弹跳,最终于1966年2月3日世界时18:45:30在7.08°N 64.37°W,雷尼尔陨石坑(Renier crater)以西着陆。四分钟后,在安全气囊系统被丢弃之后,月球9号着陆器花瓣打开,开始传回信号。
                          在三年内11次月球软着陆失败后,苏联成为第一个成功实现探测器月球软着陆的国家。

                          着陆器花瓣打开时的样子:天线用于传输信号


                          IP属地:陕西105楼2021-04-15 18:24
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                            在2月4日世界时1:50开始的第二次通信期间,月球9号被命令从月球表面传输其第一个完整的全景图。不过,为了改善着陆点的照明条件,太阳需要上升到地平线以上7度,拍出的照片才足够清晰,而这需要更多时间。并且,由于克里姆林宫的规定,月球9号传送的第一幅全景图必须经过苏联领导人勃列R涅夫本人的审查和亲自批准,才能允许公开发布。这些因素推迟了月球表面拍摄的第一张照片的公布时间。
                            正如英国天文学家在早期月球飞行任务期间所做的那样,伯纳德·洛维尔(Bernard Lovell)和他的团队正在约德尔班克(Jodrell Bank)天文台使用76米的射电望远镜,独立监测月球9号的传输。洛维尔很快意识到,来自月球9号的183 MHz无线电传输没有加密,图像正在使用世界新闻服务部门采用的“无线电传真”传输标准发送图像。《每日快报》曼彻斯特办事处迅速向约德尔班克要到了图片。

                            英国破解的月球9号图片
                            因此,月球9号的照片在苏联当局有机会这样做之前,在全世界被解码并公布。这制造了一个小小的外交事件。

                            月球9号之后拍摄的广角图片


                            IP属地:陕西106楼2021-04-15 18:27
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                              第三次,再来!(103楼)


                              IP属地:陕西107楼2021-04-15 18:31
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