載人航天100個標誌性航天器（1957年–1977年）——空天飛機和登月艙_風聞

轉載自微信公眾號：戰爭機器

正文共： 5607字 5圖

預計閲讀時間： 15分鐘

空天飛機X-15

儘管人們普遍認為美國的太空計劃完全是作為美國和蘇聯之間冷戰競爭的副產品開始的，但實際上它早在幾年前就開始了，這不是政治力量的結果，而是技術衝擊的結果。

1947年10月14日，查克-耶格爾上尉駕駛貝爾X-1飛機的速度超過音速，美國開闢了一條通往太空旅行的道路。這一壯舉代表了美國空軍和國家航空諮詢委員會（NACA）之間的合作，該委員會成立於1915年，是一個推動航空研究的聯邦機構。在1馬赫的里程碑之後，高速飛行的步伐加快了。僅僅6年後，1953年12月3日--自萊特兄弟實現首次動力、重於空氣的飛行以來的50年--NACA的斯科特-克羅斯菲爾德駕駛道格拉斯D-558 “天空火箭 “飛機超過2馬赫。

這兩個項目的成功使NACA的工程師們相信，在高超音速飛行（5馬赫及以上）的道路上沒有不可逾越的技術障礙。NACA的主任休-L-德萊頓博士為實現這一目標，爭取了海軍和空軍的高級研究和發展官員的幫助。1954年，他説服他們資助製造三架由NACA設計的高超音速原型飛機，並在NACA的監督下進行測試。這三個機構於1954年12月簽署了一份諒解備忘錄，啓動了空軍1226項目--更多地被稱為X-15飛機。

X-15的概念起源於NACA位於弗吉尼亞州漢普頓的蘭利紀念航空實驗室的高超音速飛機委員會。蘭利的設計設想了一種細長的太空飛機，具有流暢的線條、十字形的尾翼和楔形的垂直尾翼；多台火箭發動機；由高度耐熱的鉻鎳合金Inconel-X製成的蒙皮；以及飛到7馬赫的能力，達到幾十萬米的高度，並能從轟炸機/載機上發射。

1958年10月，當北美公司推出X-15時，媒體蜂擁至英格爾伍德，這是世界上第一次看到這種光滑的黑色火箭飛機。它看起來像從未來借來的東西：長15米，到垂直尾翼處高4.3米，重達14186公斤的發射重量，和強大XLR-99火箭引擎的25855公斤的推力。

X-15代表了美國技術知識的一個受歡迎的證明，因為它正在努力在太空競賽中站穩腳跟。它還有助於向公眾介紹NACA的繼任者--美國國家航空和航天局（NASA），該局於10月的第一天開門營業--與X-15的推出同月。

斯科特-克羅斯菲爾德（Scott Crossfield），五年前才在NACA的D-558 “天空火箭 “飛機上突破了2馬赫的障礙，在NASA的高速飛行站駕駛了X-15的所有初始飛行。他的第一次飛行幾乎以災難告終；1959年6月8日，當克羅斯菲爾德準備從B-52載機上拋下試飛後，他注意到俯仰阻尼器失效了，但依靠愛德華茲的巨大幹涸湖牀，以備不時之需，他決定繼續飛行。當他下降（沒有動力）到跑道上進行滑翔降落時，強烈的縱向振盪開始了。依靠他豐富的X飛機經驗，克羅斯菲爾德成功地七扭八歪地降落了。他沒有受傷，但1號X-15飛機花了6個月的時間來修復。克羅斯菲爾德後來又飛行了13次。

隨後的X-15飛行的意義遠遠超過了創造高速和高空記錄。在從人造衞星1號到美國人首次發射進入太空的漫長的三年半時間裏，X-15代表美國處於這種新的探索形式的黎明階段。到1961年5月阿蘭-謝潑德首次進行亞軌道飛行時，這架引人注目的X-15已經飛行了36次，贏得了來自世界各地的媒體關注。最終，它的12名飛行員中有8名進入了宇航員隊伍，總共完成了13次離地球表面至少80公里高度的飛行任務。雖然他後來沒有成為宇航員，但未來阿波羅11號的指揮官尼爾-阿姆斯特朗確實有飛行X-15的經驗。從1960年11月到1962年7月，他七次駕駛X-15，飛行速度達到5.74馬赫，高度達到63,094米。

但是，X-15不僅代表着成功；它也給人們帶來了關於太空飛行風險的教訓。1959年11月，在X-15的第五次飛行中，一台小發動機起火了，迫使斯科特-克羅斯菲爾德在羅薩蒙德干湖上緊急降落，機身都折斷了，但避免了對自己的傷害。1962年，發動機故障迫使NASA飛行員傑克-麥凱在內華達州的泥湖着陸，期間起落架折斷，X-15翻了個底朝天，給麥凱造成了的傷害。最後，在1967年11月，空軍少校邁克爾-亞當斯（Michael Adams）在他的X-15飛機墜毀前陷入尾旋，俯衝墜地而亡。

最後，X-15飛行研究計劃給人類太空飛行留下了深刻的印象。從1959年6月到1968年10月，它執行了199次任務。它聲稱有一些了不起的性能里程碑，速度達到6.7馬赫，高度達到107,960米。它也是航空航天史上最重要的試驗枱之一，為載人航天計劃提供了有關空氣醫學的數據寶庫（研究經歷眩暈的飛行員的生理反應和經歷航天飛行的嚴格要求）。高超音速空氣動力學和熱力學加熱（發現尾部的意外阻力和突出的駕駛艙以及飛機前部和下部的熱點）；以及數以百計的科學平台實驗（包括許多其他主題，微隕石的撞擊率和從21000到30500米高度的輻射值）。

也許最寶貴的是，那些設計航天飛機的後輩們在X-15數據庫中發現了一個可供借鑑的真實航天經驗的寶庫。

北美（North American）X-15 A2破紀錄的型號

圖例

1 - 載機拋下，XLR-99火箭引擎點火（T = 0, V = 900 km/h, H = 13,700 m）。

2 - 上升角度47°（最大5g）。

3 - 輔助油箱拋棄（T = 60 s，V = 4.500 km/h，H = 30,000 m）。

4 - XLR-99關機（T = 145秒，V = 7.274公里/小時，H = 58,400米）。

5-再入和拉起（T = 265秒，V = 4,500公里/小時， = 30,000米）。

6 - 接近階段（T = 450 s, V = 1,200 km/h, H = 2,600 m)

7 - 着陸階段（T = 638秒，V = 151公里/小時，H = 2,600米）。

8 - 着陸 (T = 684 s, V = 103 km/h)

米格 MiG 105-11

1966年，蘇聯啓動了 “螺旋 “項目，其基礎是與美國HL-10非常相似的升力體概念。1968年至1969年，三架小了一圈原型機，即BOR-1至-3，在普列謝茨克航天發射場進行了飛行。當蘇聯當局決定研製暴風雪 “Buran"航天飛機時，“螺旋 “項目就結束了。暴風雪航天飛機是與美國航天飛機平行發展的，其起源於1960年代。但在結束 “螺旋 “項目之前，在1976年10月至1978年9月期間，蘇聯在一架蘇聯飛機上進行了一系列8次亞音速飛行試驗，即米格105-11。它的開發始於1965年，1969年暫時結束，1974年重新開始。

它也被稱為實驗性客運軌道航天器（EPOS）計劃，構思它的工程師們採取了一種富有想象力的方法，決定不把它設計成像HL-10或Dyna-Soar那樣的經典升力體，而是把它建成一個具有可變斜角的傳統三角翼。在發射和重返大氣層時，它的機翼向上摺疊60度；在亞音速進場時，飛行員將機翼降低到水平狀態，以實現更好的飛行特性。儘管如此，它仍然與HL-10等升力體有親緣關係，其底部平坦，機頭大而上翹（贏得了 “鞋子 “的綽號）。米格機重4220公斤，長10.6米（包括機頭空速管，直徑略大於2.8米，翼展為6.7米。它的推進力包括一台科利索夫RD-36-35K渦輪噴氣機和一台火箭發動機。

至少有三名飛行員對米格105-11進行了飛行測試：蓋爾曼-季托夫，第二個繞地球飛行的人，乘坐東方號2；瓦西里-拉扎列夫，後來駕駛了第一個聯盟7K-T任務；以及阿維亞德-法斯特維茨，他駕駛了大部分的大氣層測試。首次飛行發生在1976年10月11日，從莫斯科附近的一個泥土跑道上起飛，在高達560米的高度上飛行了約19公里。一年後，11月27日，米格機首次進行空投，從5000米以上的圖-95K轟炸機上發射，降落在一個土質的機場上。在一個特別炎熱的夏日的一次任務中，飛機滑出了跑道。項目工程師們做出了巧妙的解決方案，將西瓜砸在跑道上，並將西瓜的一半塞進飛機的滑橇下，從而使飛機得以解脱。

總的來説，米格105-11在許多條件下進行了飛行，有空氣呼吸和火箭動力，有或沒有滑橇，有地面起飛和空投。1978年9月的最後一次飛行以硬着陸告終，但與該項目有關的人認為，這八次任務代表了對其空氣動力學和推進力的準確評估。

事實上，米高揚-古列維奇公司的設計團隊希望看到米格105-11直接適用於載人軌道飛行。相反，該配置為設計一個更大和更雄心勃勃的太空飛機提供了信息--一個設想與NASA的航天飛機正面競爭的飛機。

米高揚-格列維奇設計局（Mikoyan-Gurevich ）(MiG): 105-11 1/1 EPOS 原型機EPOS (實驗性客運軌道航天器)

登月艙

蘇聯LK登月艙

蘇聯的登月艙，即LM，被稱為LK（來自俄語 “lunniy korabl”，或月球飛船）。按照設想，LK的重量太大；項目工程師們在整個計劃中都在努力減少公斤數；任何從天平上減少一公斤的工程師都能得到50-60盧布的獎勵。最終，LK只搭載了一名宇航員（而不是像阿波羅登月艙那樣的兩名乘客），以減輕負荷。另一個區別是：7K-LOK和LK之間沒有對接通道，所以一旦進入月球軌道，宇航員需要進行太空行走才能進入LK。美國和蘇聯的着陸器在其推進系統方面也有分歧。登月艙有一個用於着陸的發動機和一個用於從月球升空的獨立發動機；LK則將兩者結合在一個動力裝置中，但有升空的冗餘功能。LK的重量是LM的三分之一。

LK看起來像美國登月艙（LM）的小兄弟。它最突出的特點是一個加壓的半球形月球艙，在前往月球表面和返回的過程中運送宇航員。艙內有一個圓形的火箭平台，整個結構坐在一個四條腿的起落架上。Kontakt對接系統的六邊形網格站在飛船的頂部。儘管比7米的美國登月艙（LM）要短，LK的高度仍然達到相當大的5.2米），2.25米，總重量為5,560公斤。

蘇聯航天局在1970年11月和12月，以及1971年2月和11月，用聯盟-L火箭在地球軌道上對LK進行了四次測試。最後，工程師宣佈它適合載人飛行。但由於N1火箭的反覆失敗，LK從未服役，而美國阿波羅的勝利在1974年5月結束了整個蘇聯的登月計劃。

月球飛船 1號 和 2號

儘管蘇聯航天局在登月競賽中超越美國的總體嘗試失敗了，但它確實取得了許多令人印象深刻的勝利。從1959年到1976年，蘇聯有24艘月球飛船前往月球，包括拍攝了世界上第一張月球遠端圖像的月球3號，首次軟着陸的月球9號，以及返回月球表面樣本的月球16號。

在其他任務中，蘇聯的一項機器人登月任務非常突出。為了支持即將到來的載人探險，蘇聯航天局授權開發一個自動月球車，以評估為LK月球登陸器選擇的着陸點的可行性。漫遊車追求兩項任務：為以後的任務研究表面特徵，並留下無線電信標以指導LK的着陸。

這些航天器的設計和製造由拉沃奇金設計局負責，由亞歷山大-凱穆爾齊安親自指導，他從頭到尾都在為這個項目工作（1963年至1973年）。經過五年的研究，漫遊車在克里米亞半島辛菲羅波爾附近的一個秘密村莊外進行了測試，工作人員在那裏建立了一個模擬的月球景觀，大約120米×70米，有54個火山口和3000立方米的土壤。在這裏，技術人員駕駛月球車在模擬的月球地形上行駛，以瞭解它們的能力和特質。

這些被稱為lunokhods（“月球漫步者”）的機器人機器得到了質子火箭的發射支持，並在月球飛船上前往月球。lunokhods的外觀顯示出功能性和耐用性：一個上面有一個鉸鏈式的凸形蓋子，每邊有四個獨立動力的大車輪。但是它簡單的外觀掩蓋了它聰明的設計--它有可擴展的探測器來測試月球土壤的密度和結構，兩個低分辨率的電視攝像機，四個高分辨率的光度計，以及一個X射線光譜儀，一個X射線望遠鏡和輻射探測器。漫遊車使用電池供電，在陽光充足的時候由蓋子內側的太陽能電池組進行充電。它相對緊湊和輕巧，但肯定不小或精緻，不含燃料時重約756公斤，高度約1.35米，長度剛過2.15米，軸距約1.6米。

在最初的發射中，該項目遭遇了尷尬的挫折。1969年2月19日，Lunokhod 201升空，但幾秒鐘內質子號火箭就解體了，摧毀了有效載荷。在這個過程中，用於在夜間加熱漫遊器的儀器的釙210散落在大面積區域內。

下一次測試是在月球17號任務中，1969年11月15日，Lunokhod 1進入月球軌道。在16公里的高度，月球號的制動火箭被點燃，接着是主推進器的點火，然後是副推進器。在離月球表面1.5米的地方，發動機關閉，飛船在雨海中軟着陸。月球母船上的雙坡道使Lunokhod能夠行駛到月球表面。在那裏，從1970年11月17日到1971年9月14日--298個地球日--任務控制中心的駕駛員指揮月球車進行了10.54公里的旅行，白天移動，晚上休眠。它拍攝了兩萬張電視圖像和206張高分辨率的全景圖，使用機載X射線熒光光譜儀測試了25個土壤樣品，並在500個點上部署了滲透儀。

月球2號存活的天數明顯少於其兄弟航天器，但遠遠超過了它。在月球21號任務期間，它於1973年1月18日在勒蒙尼耶火山口着陸，並一直行駛到6月3日，共136天。當月球灰塵落入打開的蓋子，並在蓋子關閉時掉到航天器的散熱器上，導致它過熱而無法運行時，它失敗了。在這之前，它行駛了39公里，拍攝了8萬張電視圖像和86張高分辨率全景圖，並進行了表面的機械測試、激光測距測量和其他實驗。

多年來，Lunokhods號作為有史以來唯一的漫遊車在另一個天體上着陸。只有在1997年，美國宇航局的火星探路者項目（及其Sojourner漫遊車）才有另一個空間飛行器實現了這一壯舉。而直到2014年7月，火星探測車 “機遇號 “才超越了由Lunokhod 2號保持了四十一年的距離記錄。

LK 月球登月艙 (11F94)