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前苏联和美国在太空竞赛中最终败北,不完全是输在火箭上,主要是输在综合国力上,当然这科学整体的发展上,前苏联比美国也是略逊一筹。先讲讲美国当年的国力有多强。
阿波罗计划是人类最大的探索太空和探索未知领域的计划,美国整个国家都动员起来了。有上百家的大学、研究机构和公司,两万多名科学家和40万人直接和间接地参与了这项航天计划。一般的航天计划,比如前苏联的东方计划和中国神舟计划,都是这样进行的:当第一次发射成功后,再设计和制造第二次发射所需的火箭和飞船。这样每一次发现的问题在下一次都能被克服,成功率较高。但是这样一来时间会拖得很长。据美国航天局的一位主管后来在Google介绍,为了确保在苏联人前面登月成功,美国在双子星和阿波罗计划中采用了高密度的流水线式的研发方式,也就是当第一号火箭发射时,第二号在测试,第三号在组装,第四号在制造,第五号在设计研制……每一枚火箭发射的间隔只有半年甚至更短。当然,这里面也存在一个问题,如果在中间某个环节,比如说在测试环节,发现前面某个环节上都出了问题怎么办。答案是已经在流水线上的所有火箭全部报废,所有工作重新开始。事实上,在双子星和阿波罗计划中有三个火箭因此而报废。毫无疑问,这么做就是用钱来买时间。
阿波罗计划的关键是登月火箭的研制,众望所归的人选非冯∙布劳恩莫属。因此,在该计划即将开始之际,冯∙布劳恩和他的团队从陆军转到美国航天局。冯∙布劳恩担任了马歇尔太空中心主任,负责研制登月的火箭,项目代号为土星。冯∙布劳恩新的工作从1961年开始,他在与苏联那位他不知名的对手在抢时间。
相比科罗廖夫,冯∙布劳恩要幸运得多,美国在财力和人力上都比前苏联更有保障,因此美国人追赶的速度很快。1961年,冯∙布劳恩的土星一号火箭研制成功,并且将载人飞船阿波罗三号送上地球轨道。这是美国制造出的第一枚大推力火箭,第一级火箭的推力就达6670千牛,超过R-7全部发动机的推力。由于美国综合国力比前苏联强很多,他们能负担得起更多的实验。土星一号火箭的前四次试验都只试验第一级火箭,第二和第三级虚设,火箭按照既定的轨道打到海里即算成功。这样的试验方式更容易测试和改进火箭性能,但是缺点是成本很高。总体来讲,土星一号非常成功,它不仅在1964—1965年间,把五艘登月飞船的包括指令舱和服务舱成功送进地球轨道,而且将一些和阿波罗计划有关的人造卫星和地月之间的微波测量船(为了今后登月时的通信做准备)送到预定的轨道。
图16. 10
美国航天局原本计划在1965—1966年间使用土星一号再进行四次载人航天,但是后来发现该火箭的推力稍显不足,于是冯∙布劳恩在1963年又研制出了推力更强劲的土星一B火箭,它的一级火箭推力比土星一号提高了百分之十左右,而二级火箭的推力更是增加了一倍不止(890千牛对400千牛),至此,美国在火箭技术上已经超过了前苏联,而在其他登月的准备上则远远领先于前苏联。除了火箭技术外,登月需要的尖端技术非常多。
明天让我们来看看在几项最关键的技术上,美国人做的准备工作。