我們決定在這十年間登上月球並實現更多夢想,並非它們輕而易舉,而正是因為它們困難重重! ——甘迺迪
零 開端
1945年1月底,德國,佩內明德。 在火箭研發基地,德國科學家秘密向美軍投降。
美軍繳獲100枚V-2導彈,一同繳獲的還有127名德國的火箭專家,其中就包括日後在航太史名垂青史的馮·布勞恩。 除此之外,美國人還從原本劃給蘇聯佔領區的諾德豪森地下工廠運走了巨量的圖紙、資料以及設備,這些物資裝滿了300個車皮。

V2飛彈(doge)
蘇聯后知後覺佔領佩內明德,將德國人來不及撤走和銷毀的200枚V-2導彈、技術資料和技術人員通通帶回國內。
至此,美蘇兩國都獲得了V-2導彈的生產技術。 美國得到了馮·布勞恩,而蘇聯有自己的天才專家科羅廖夫。 兩國站在同一起跑線上,雙方虎視眈眈,你追我趕,在包括航空航天領域在內的多個領域展開激烈競爭,促成人類航天技術的飛速發展。
一 Спутник-1 & Восток-1
1957年10月4日,蘇聯將第一顆人造衛星——“衛星1號”(斯普特尼克1號)送上太空。 雖然它只運行了92天,環繞地球1400多圈,於次年1月4日墜入大氣層。 這顆直徑不到一米的鋁製球體,開啟人類的航天時代。

與此同時,大洋彼岸的北美大陸,卻沉浸在不安與挫敗之中。 報紙頭版頭條寫道:蘇聯發射衛星,以18000英里的時速環繞地球,從四個方位偵察美國!
雖說總統發佈會只是輕描淡寫:「不過是天空上一個小小的球體。 ”

可不管是美國人民還是美國總統,都萬分焦急。 出於爭強好勝的心態,美國的第一顆衛星發射採取全程直播。 原定於1957年12月3日的發射因為技術故障推遲,最終選定12月6日發射。 但不出意外的出意外了

火箭點火后不到兩秒鐘,離地還不到兩米,火箭發動機故障,然後全美國人民都通過電視畫面看到了沖天大火與滾滾濃煙。 之後的耶誕節也被籠罩在痛苦的氛圍中了......
還記得前面提到的德國人馮·布勞恩嗎? 他不負眾望幫美國人挽回顏面。 1958年1月,探索者1號衛星發射成功,美國總算是邁入了航天時代 。
1958年10月,NASA成立。
美國人以為自己能鬆口氣了,科羅廖夫表示,我們還沒開大呢。
說句題外話,在航空航太/核技術等高科技領域,美國有“三馮”:馮·布勞恩,馮·卡門,馮·諾依曼,一個火箭專家,一個錢學森的老師兼同事,還有一個電子計算機之父。

布勞恩&卡門&諾依曼

上圖中間為錢學森,右邊是他的老師馮·卡門,左邊是卡門的老師普朗特。
蘇聯有三K:宇宙航行學家凱爾迪什,蘇聯核武器研發專家“大鬍子”庫恰托夫

以及航太領域的扛把子科羅廖夫。

我們有三錢:中國航太奠基人錢學森,核物理學家錢三強以及力學大師錢偉長。

錢學森

錢三強

錢偉長
回到正題,把衛星送上天了,是時候該把人送上去了。 1957年11月發射的衛星2號就搭載了一隻小狗——萊卡。 不過在幾個小時后,萊卡就因冷卻系統故障而死亡。

真 萊卡

1961年4月12日莫斯科時間9點07分,尤里·加加林乘坐東方1號(Восток-1)飛船升空,在太空停留108分鐘後返回地球。

嚴格來說這枚火箭是用洲際導彈改的



鮮花、掌聲和贊許,一時間朝這位身高不到160的矮個子襲來。


23天后,美國人通過紅石火箭(導彈)把太空人阿蘭·謝潑德送入太空,在體驗了5分鐘的失重之後,飛船返回地球。 嚴格意義來說,這次任務根本算不上發射載人飛船。 因為飛船的軌跡只是一個拋物線,最頂端的一小段在太空罷了。 稱之為彈道飛行更為合適。 也難怪蘇聯人嘲諷這次任務是跳蚤的一躍

不過時間雖短,但意義重大。 這次任務為NASA積累了大量飛行姿態控制的經驗。
到這裡不知道大家發現什麼問題沒有? 蘇聯人發射衛星,美國人緊接著也發射衛星; 蘇聯人搞載人航太,美國人也跟著把宇航員送上太空......
美國總是落後一步,總是被蘇聯牽著鼻子走。 這對於傲慢的美國佬來說,是不可接受的

於是乎,美國佬不玩了,為了在航天競賽中取得勝利,美國急需一種能展現空間技術實力的尖端成就。 他們的選擇是——登陸月球!
二 We choose go to the moon!
1961年5月25日,甘迺迪在一次演講中向美國國會改變阿波羅計劃的目標,在1960年代結束前將美國宇航員送上月球。
要知道,在20天前,阿蘭·謝潑德才剛剛被送上太空...... 就好像剛練了科三,就被拉去參加賽車特技的比賽,難度可想而知。

1961年9月12日,甘迺迪在賴斯大學發表題為 We choose goto the moon的演說,激勵美國民眾支援阿波羅計劃。
“無論我們參加與否,太空探索終將繼續。 無論何時它都是一場偉大的冒險,沒有任何一個期望領先世界的國家想在這場太空競賽中止步。 ”
“我們的先輩使這個國家掀起了工業革命的第一波浪潮,掀起了現代發明的第一波浪潮,掀起了核能技術的第一波浪潮。 而我們這一代絕不會甘願在即將到來的太空時代的浪潮中倒下。 ”
“我們決定在這十年間登上月球並實現更多夢想,並非它們輕而易舉,而正是因為它們困難重重。”
肯尼迪的演講振奮人心,即便是時隔半個多世紀,看到這些文字我依然能感受到當時的激情與夢想。
但僅僅靠振奮人心的演講稿,是不可能將人類送上月球的。 登月計劃大大超前於當時的技術水準,有無數的工程問題等待解決:
需要足夠大的火箭把飛船送入軌道;
需要掌握變軌技術,使得飛船脫離地球軌道飛往月球;
需要保障太空人長期的生活條件;
需要登月飛船在月球著陸並再次起飛;
……
為了解決一系列的難題,NASA在三方面齊頭並進:一是土星系列重型火箭,二是研製阿波羅飛船,三是開展雙子星計劃。
三 土星火箭
對於航太愛好者來說,土星5號的大名可謂是如雷貫耳。 長期以來一直佔據運力最強的重型火箭排行榜榜首。
在土星5號之前,NASA研製了土星1號和1B火箭,這兩款火箭為土星5號打下堅實基礎。




土星5號火箭仍是人類歷史上使用過的自重最大的運載火箭之一,高110.6米,直徑10.1米,起飛重量3038.5噸;總推力3408噸。 月球軌道運載能力45噸(一說48.6噸),近地軌道運載能力118噸(一說122.4噸)。
作為對比,如今世界先進水準的長征五號B運載火箭長53.657米,直徑5米,起飛重量849噸,近地軌道運載能力25噸;

長征五號B
獵鷹9號長70米,直徑3.36米,起飛重量549噸,近地軌道運載能力22.8噸(可回收狀態下為18.3噸)
土星5號芯一級使用5台F-1液氧煤油發動機; 芯二級使用5台J-2液氧液氫發動機,芯三級使用1台J-2液氧液氫發動機。


芯一級&馮·布勞恩

這麼大的火箭,自然很燒錢。 從1964年至1973年,土星5號火箭的總撥款高達65億美元,在1966年達到最高,僅一年中就撥了12億美元。
所以網友調侃說一發火箭相當於一艘航母,這並不誇張


哦對了,土星5號的控制計算機是IBM生產的,性能有限,但可靠性足夠好(阿波羅12號在發射過程中遭遇雷擊,計算機重啟后恢復正常)
四 出師不利
1967年1月27日,甘迺迪航太中心。 三位宇航員維吉爾·格裡森、 愛德華·懷特和羅傑·查菲進入阿波羅1號飛船,進行發射類比演習。 預計2月21日正式進行發射。

阿波羅1號
晚18點31分,飛船內發生大火,由於阿波羅飛船內部使用的是純氧! 火勢不可控制,在工作人員耗費90秒打開艙門后,三位宇航員已經不幸遇難。

由於調查火災發生原因以及改進安全系統,使得發射一推再推。 載人發射直到一年後才被允許恢復,在這之前NASA進行了阿波羅4-6號的無人發射(沒有2.3號)
根據調查,電線短路產生的電火花在純氧的環境下,點燃了尼龍搭扣,引發更大的火災。 還有一件無語的事情,太空人維吉爾·格裡森對艙門提出的改進意見害死了他自己

:
美國的載人飛船返回地點大多選擇海上,然後直升機把太空人們接回來。 但一次發射任務中,因為艙門鎖扣不牢,導致濺落入大海過程中艙門彈開,飛船進水。 太空人維吉爾·格裡森便提出了改進措施,要求增加艙門的緊固程度

…… 所以阿波羅飛船艙門打開耗費時間,他也因此失去了逃生的機會。
沒有人能隨隨便便成功,探索未知的領域總會有人犧牲! 他們的勇氣永遠激勵著人類繼續向前!
未完待續
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