航天史上最奇葩的火箭,暴力美学一览无疑,它的命运却很悲惨( 二 )
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土星5号火箭第三级的共底储箱结构,隔板为半球形现在登月舱和飞船超重了,美国人就把主意打到了燃料罐上。现在火箭的第 2 级是两个胶囊形状的燃料罐一前一后摆放,下边的小罐子是液氧,上边的大罐子是液氢,液氢密度低嘛。外边包上一层皮,这就是火箭的外壳。但是这样的话,还是太重了。美国人想到了一个办法,那就让燃料罐共底。你想啊,液氢和液氧各有自己的罐子,如果弄成竹节一样,一个罐子,中间放一个隔板,这不就可以代替两个罐子了嘛,这不就轻了嘛。这样可以节省好几吨的重量。这招叫做“共底储箱”。但是,这种共底储箱是有技术难度的,那就是液氢比液氧的温度要低七八十度。如果这两个燃料罐只相隔一层皮,万一靠近隔板的液氧被冻成了大冰坨子,冻成了固体,那可就坏菜了。保温隔热就成了大问题了。好在美国人最后还是靠保温材料和结构设计解决了这个问题。他们在材料上的功力比苏联深深多了。苏联人干瞪眼没辙,他们没有低温方面的技术积累。怎么办呢?蚊子腿也是肉啊。想尽办法挖掘发动机的潜力吧。为了能提升 2% 的推力,苏联人想出来一招,那就是“过冷”,热胀冷缩大家总知道吧。要是降低燃料的温度,冻一冻,燃料体积收缩了,不就可以多装一点嘛。你往发动机里送的时候,不也就可以多送一点嘛。这一招,被马斯克学了去了。马斯克从苏联人那儿学去的招数多了去了。
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装配中的N1火箭,可以清晰的看到30台发动机即便如此,火箭的推力仍然不够,因此米申不得不在一级火箭的中间又塞了 6 台发动机。这一下就有了 30 台发动机了,控制系统更加复杂。这发动机倒是真的很不错,但是控制系统根本照顾不过来,而且为 30 台发动机输送燃料的管道更是乱七八糟的。发动机都是会产生振动的,互相之间也会产生共振,相互之间的影响极其复杂。苏联人也不想搞得这么麻烦,但是他们没有 700 吨级的大发动机,不这么干怎么干呢?最后,第一级的 30 台发动机是这样分工的。火箭要拐弯,靠的是 30 台发动机的推力差。控制火箭不要乱转,靠的是中间的 6 台发动机的摆动。外加空气舵辅助控制。这套控制系统全部都依赖于一台叫 KORD 的电脑来操控。这要比土星五号的 5 台发动机难控制多了。最后 N1 火箭栽就栽在这上头。组装好的 N1 火箭基本就是个圆锥体,你看土星 5 号外观非常的匀称挺拔,因为土星 5 号基本上是直上直下的圆柱体组成的。N1 第一级有 30 台发动机,屁股大,那外形看着都挺怪异的。
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土星五号的垂直转运美苏两国的火箭发射程序也有很大的差异。美国人是在一个大楼里组装火箭,火箭是垂直组装的。组装完了以后,大楼的墙壁打开,火箭就这么竖着,慢慢转运到发射架上,土星 5 号都是从 39 号发射工位发射的。苏联人可就不一样了,他们是在厂房里水平组装火箭,说白了就是横着装,好处是厂房里可以同时组装两枚火箭。美国人的垂直组装厂房只能组装1枚火箭。苏联人装好了以后,用特殊的列车拉到发射场,距离可以比较远。美国人火箭是竖着运过去的。走不了多远,万一倒了,那就坏菜了。
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火箭竖起苏联人把火箭横着拉到发射场以后,用巨大的液压机构把火箭竖起来发射。所以苏联发射火箭只需要简单的几个支架抱住火箭,别让火箭倒了就行,不需要专用的发射塔。美国人还是需要发射塔的。我们中国过去是怎么处理的呢?我们当时穷啊,发射架和组装厂是一体化的。所以大家看早期火箭发射的视频。一座大楼,里边什么都有,火箭就在里边垂直组装。然后装好以后。大楼向两边打开,躲远点,把火箭露出来,然后就这么发射了。这样看似是方便,但是隐患很大。万一火箭爆炸,就连组装厂房一起都炸掉了。所以,后来我们现在也采用了美国人的办法,厂房和发射架是分开的。所以,我们的长征火箭也是垂直转运的。苏联人的水平转运其实也是有一些好处的,比如同时组装两枚火箭,可以作为备份,头一发打出去,不管成与不成,过几天就能打第二发。苏联一共生产了 10 枚 N1 火箭,前两枚是做测试用的。苏联人的登月计划有些仓促,非常着急,可是苏联人又不像美国人那样舍得花钱。苏联人总是想少花钱多办事,反而导致了米申他们捉襟见肘。第一枚 N1 火箭的第一级有 30 台发动机,只对其中的 1/4 作了测试,苏联人压根没有做全面整体测试。这又成了一大隐患。要知道地面测试是非常重要的,宁可炸在地上,也不要炸在太空里,因为炸在地面上,还有办法去找 BUG,炸在太空里,那就根本没办法去追踪到底什么地方出了问题。可是苏联人就是没做,他们着急忙慌的就开始要做发射实验。
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