载人航天100个标志性航天器（1957年–1977年）——空天飞机和登月舱_风闻

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空天飞机X-15

尽管人们普遍认为美国的太空计划完全是作为美国和苏联之间冷战竞争的副产品开始的，但实际上它早在几年前就开始了，这不是政治力量的结果，而是技术冲击的结果。

1947年10月14日，查克-耶格尔上尉驾驶贝尔X-1飞机的速度超过音速，美国开辟了一条通往太空旅行的道路。这一壮举代表了美国空军和国家航空咨询委员会（NACA）之间的合作，该委员会成立于1915年，是一个推动航空研究的联邦机构。在1马赫的里程碑之后，高速飞行的步伐加快了。仅仅6年后，1953年12月3日--自莱特兄弟实现首次动力、重于空气的飞行以来的50年--NACA的斯科特-克罗斯菲尔德驾驶道格拉斯D-558 “天空火箭 “飞机超过2马赫。

这两个项目的成功使NACA的工程师们相信，在高超音速飞行（5马赫及以上）的道路上没有不可逾越的技术障碍。NACA的主任休-L-德莱顿博士为实现这一目标，争取了海军和空军的高级研究和发展官员的帮助。1954年，他说服他们资助制造三架由NACA设计的高超音速原型飞机，并在NACA的监督下进行测试。这三个机构于1954年12月签署了一份谅解备忘录，启动了空军1226项目--更多地被称为X-15飞机。

X-15的概念起源于NACA位于弗吉尼亚州汉普顿的兰利纪念航空实验室的高超音速飞机委员会。兰利的设计设想了一种细长的太空飞机，具有流畅的线条、十字形的尾翼和楔形的垂直尾翼；多台火箭发动机；由高度耐热的铬镍合金Inconel-X制成的蒙皮；以及飞到7马赫的能力，达到几十万米的高度，并能从轰炸机/载机上发射。

1958年10月，当北美公司推出X-15时，媒体蜂拥至英格尔伍德，这是世界上第一次看到这种光滑的黑色火箭飞机。它看起来像从未来借来的东西：长15米，到垂直尾翼处高4.3米，重达14186公斤的发射重量，和强大XLR-99火箭引擎的25855公斤的推力。

X-15代表了美国技术知识的一个受欢迎的证明，因为它正在努力在太空竞赛中站稳脚跟。它还有助于向公众介绍NACA的继任者--美国国家航空和航天局（NASA），该局于10月的第一天开门营业--与X-15的推出同月。

斯科特-克罗斯菲尔德（Scott Crossfield），五年前才在NACA的D-558 “天空火箭 “飞机上突破了2马赫的障碍，在NASA的高速飞行站驾驶了X-15的所有初始飞行。他的第一次飞行几乎以灾难告终；1959年6月8日，当克罗斯菲尔德准备从B-52载机上抛下试飞后，他注意到俯仰阻尼器失效了，但依靠爱德华兹的巨大干涸湖床，以备不时之需，他决定继续飞行。当他下降（没有动力）到跑道上进行滑翔降落时，强烈的纵向振荡开始了。依靠他丰富的X飞机经验，克罗斯菲尔德成功地七扭八歪地降落了。他没有受伤，但1号X-15飞机花了6个月的时间来修复。克罗斯菲尔德后来又飞行了13次。

随后的X-15飞行的意义远远超过了创造高速和高空记录。在从人造卫星1号到美国人首次发射进入太空的漫长的三年半时间里，X-15代表美国处于这种新的探索形式的黎明阶段。到1961年5月阿兰-谢泼德首次进行亚轨道飞行时，这架引人注目的X-15已经飞行了36次，赢得了来自世界各地的媒体关注。最终，它的12名飞行员中有8名进入了宇航员队伍，总共完成了13次离地球表面至少80公里高度的飞行任务。虽然他后来没有成为宇航员，但未来阿波罗11号的指挥官尼尔-阿姆斯特朗确实有飞行X-15的经验。从1960年11月到1962年7月，他七次驾驶X-15，飞行速度达到5.74马赫，高度达到63,094米。

但是，X-15不仅代表着成功；它也给人们带来了关于太空飞行风险的教训。1959年11月，在X-15的第五次飞行中，一台小发动机起火了，迫使斯科特-克罗斯菲尔德在罗萨蒙德干湖上紧急降落，机身都折断了，但避免了对自己的伤害。1962年，发动机故障迫使NASA飞行员杰克-麦凯在内华达州的泥湖着陆，期间起落架折断，X-15翻了个底朝天，给麦凯造成了的伤害。最后，在1967年11月，空军少校迈克尔-亚当斯（Michael Adams）在他的X-15飞机坠毁前陷入尾旋，俯冲坠地而亡。

最后，X-15飞行研究计划给人类太空飞行留下了深刻的印象。从1959年6月到1968年10月，它执行了199次任务。它声称有一些了不起的性能里程碑，速度达到6.7马赫，高度达到107,960米。它也是航空航天史上最重要的试验台之一，为载人航天计划提供了有关空气医学的数据宝库（研究经历眩晕的飞行员的生理反应和经历航天飞行的严格要求）。高超音速空气动力学和热力学加热（发现尾部的意外阻力和突出的驾驶舱以及飞机前部和下部的热点）；以及数以百计的科学平台实验（包括许多其他主题，微陨石的撞击率和从21000到30500米高度的辐射值）。

也许最宝贵的是，那些设计航天飞机的后辈们在X-15数据库中发现了一个可供借鉴的真实航天经验的宝库。

北美（North American）X-15 A2破纪录的型号

图例

1 - 载机抛下，XLR-99火箭引擎点火（T = 0, V = 900 km/h, H = 13,700 m）。

2 - 上升角度47°（最大5g）。

3 - 辅助油箱抛弃（T = 60 s，V = 4.500 km/h，H = 30,000 m）。

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

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

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

7 - 着陆阶段（T = 638秒，V = 151公里/小时，H = 2,600米）。

8 - 着陆 (T = 684 s, V = 103 km/h)

米格 MiG 105-11

1966年，苏联启动了 “螺旋 “项目，其基础是与美国HL-10非常相似的升力体概念。1968年至1969年，三架小了一圈原型机，即BOR-1至-3，在普列谢茨克航天发射场进行了飞行。当苏联当局决定研制暴风雪 “Buran"航天飞机时，“螺旋 “项目就结束了。暴风雪航天飞机是与美国航天飞机平行发展的，其起源于1960年代。但在结束 “螺旋 “项目之前，在1976年10月至1978年9月期间，苏联在一架苏联飞机上进行了一系列8次亚音速飞行试验，即米格105-11。它的开发始于1965年，1969年暂时结束，1974年重新开始。

它也被称为实验性客运轨道航天器（EPOS）计划，构思它的工程师们采取了一种富有想象力的方法，决定不把它设计成像HL-10或Dyna-Soar那样的经典升力体，而是把它建成一个具有可变斜角的传统三角翼。在发射和重返大气层时，它的机翼向上折叠60度；在亚音速进场时，飞行员将机翼降低到水平状态，以实现更好的飞行特性。尽管如此，它仍然与HL-10等升力体有亲缘关系，其底部平坦，机头大而上翘（赢得了 “鞋子 “的绰号）。米格机重4220公斤，长10.6米（包括机头空速管，直径略大于2.8米，翼展为6.7米。它的推进力包括一台科利索夫RD-36-35K涡轮喷气机和一台火箭发动机。

至少有三名飞行员对米格105-11进行了飞行测试：盖尔曼-季托夫，第二个绕地球飞行的人，乘坐东方号2；瓦西里-拉扎列夫，后来驾驶了第一个联盟7K-T任务；以及阿维亚德-法斯特维茨，他驾驶了大部分的大气层测试。首次飞行发生在1976年10月11日，从莫斯科附近的一个泥土跑道上起飞，在高达560米的高度上飞行了约19公里。一年后，11月27日，米格机首次进行空投，从5000米以上的图-95K轰炸机上发射，降落在一个土质的机场上。在一个特别炎热的夏日的一次任务中，飞机滑出了跑道。项目工程师们做出了巧妙的解决方案，将西瓜砸在跑道上，并将西瓜的一半塞进飞机的滑橇下，从而使飞机得以解脱。

总的来说，米格105-11在许多条件下进行了飞行，有空气呼吸和火箭动力，有或没有滑橇，有地面起飞和空投。1978年9月的最后一次飞行以硬着陆告终，但与该项目有关的人认为，这八次任务代表了对其空气动力学和推进力的准确评估。

事实上，米高扬-古列维奇公司的设计团队希望看到米格105-11直接适用于载人轨道飞行。相反，该配置为设计一个更大和更雄心勃勃的太空飞机提供了信息--一个设想与NASA的航天飞机正面竞争的飞机。

米高扬-格列维奇设计局（Mikoyan-Gurevich ）(MiG): 105-11 1/1 EPOS 原型机EPOS (实验性客运轨道航天器)

登月舱

苏联LK登月舱

苏联的登月舱，即LM，被称为LK（来自俄语 “lunniy korabl”，或月球飞船）。按照设想，LK的重量太大；项目工程师们在整个计划中都在努力减少公斤数；任何从天平上减少一公斤的工程师都能得到50-60卢布的奖励。最终，LK只搭载了一名宇航员（而不是像阿波罗登月舱那样的两名乘客），以减轻负荷。另一个区别是：7K-LOK和LK之间没有对接通道，所以一旦进入月球轨道，宇航员需要进行太空行走才能进入LK。美国和苏联的着陆器在其推进系统方面也有分歧。登月舱有一个用于着陆的发动机和一个用于从月球升空的独立发动机；LK则将两者结合在一个动力装置中，但有升空的冗余功能。LK的重量是LM的三分之一。

LK看起来像美国登月舱（LM）的小兄弟。它最突出的特点是一个加压的半球形月球舱，在前往月球表面和返回的过程中运送宇航员。舱内有一个圆形的火箭平台，整个结构坐在一个四条腿的起落架上。Kontakt对接系统的六边形网格站在飞船的顶部。尽管比7米的美国登月舱（LM）要短，LK的高度仍然达到相当大的5.2米），2.25米，总重量为5,560公斤。

苏联航天局在1970年11月和12月，以及1971年2月和11月，用联盟-L火箭在地球轨道上对LK进行了四次测试。最后，工程师宣布它适合载人飞行。但由于N1火箭的反复失败，LK从未服役，而美国阿波罗的胜利在1974年5月结束了整个苏联的登月计划。

月球飞船 1号 和 2号

尽管苏联航天局在登月竞赛中超越美国的总体尝试失败了，但它确实取得了许多令人印象深刻的胜利。从1959年到1976年，苏联有24艘月球飞船前往月球，包括拍摄了世界上第一张月球远端图像的月球3号，首次软着陆的月球9号，以及返回月球表面样本的月球16号。

在其他任务中，苏联的一项机器人登月任务非常突出。为了支持即将到来的载人探险，苏联航天局授权开发一个自动月球车，以评估为LK月球登陆器选择的着陆点的可行性。漫游车追求两项任务：为以后的任务研究表面特征，并留下无线电信标以指导LK的着陆。

这些航天器的设计和制造由拉沃奇金设计局负责，由亚历山大-凯穆尔齐安亲自指导，他从头到尾都在为这个项目工作（1963年至1973年）。经过五年的研究，漫游车在克里米亚半岛辛菲罗波尔附近的一个秘密村庄外进行了测试，工作人员在那里建立了一个模拟的月球景观，大约120米×70米，有54个火山口和3000立方米的土壤。在这里，技术人员驾驶月球车在模拟的月球地形上行驶，以了解它们的能力和特质。

这些被称为lunokhods（“月球漫步者”）的机器人机器得到了质子火箭的发射支持，并在月球飞船上前往月球。lunokhods的外观显示出功能性和耐用性：一个上面有一个铰链式的凸形盖子，每边有四个独立动力的大车轮。但是它简单的外观掩盖了它聪明的设计--它有可扩展的探测器来测试月球土壤的密度和结构，两个低分辨率的电视摄像机，四个高分辨率的光度计，以及一个X射线光谱仪，一个X射线望远镜和辐射探测器。漫游车使用电池供电，在阳光充足的时候由盖子内侧的太阳能电池组进行充电。它相对紧凑和轻巧，但肯定不小或精致，不含燃料时重约756公斤，高度约1.35米，长度刚过2.15米，轴距约1.6米。

在最初的发射中，该项目遭遇了尴尬的挫折。1969年2月19日，Lunokhod 201升空，但几秒钟内质子号火箭就解体了，摧毁了有效载荷。在这个过程中，用于在夜间加热漫游器的仪器的钋210散落在大面积区域内。

下一次测试是在月球17号任务中，1969年11月15日，Lunokhod 1进入月球轨道。在16公里的高度，月球号的制动火箭被点燃，接着是主推进器的点火，然后是副推进器。在离月球表面1.5米的地方，发动机关闭，飞船在雨海中软着陆。月球母船上的双坡道使Lunokhod能够行驶到月球表面。在那里，从1970年11月17日到1971年9月14日--298个地球日--任务控制中心的驾驶员指挥月球车进行了10.54公里的旅行，白天移动，晚上休眠。它拍摄了两万张电视图像和206张高分辨率的全景图，使用机载X射线荧光光谱仪测试了25个土壤样品，并在500个点上部署了渗透仪。

月球2号存活的天数明显少于其兄弟航天器，但远远超过了它。在月球21号任务期间，它于1973年1月18日在勒蒙尼耶火山口着陆，并一直行驶到6月3日，共136天。当月球灰尘落入打开的盖子，并在盖子关闭时掉到航天器的散热器上，导致它过热而无法运行时，它失败了。在这之前，它行驶了39公里，拍摄了8万张电视图像和86张高分辨率全景图，并进行了表面的机械测试、激光测距测量和其他实验。

多年来，Lunokhods号作为有史以来唯一的漫游车在另一个天体上着陆。只有在1997年，美国宇航局的火星探路者项目（及其Sojourner漫游车）才有另一个空间飞行器实现了这一壮举。而直到2014年7月，火星探测车 “机遇号 “才超越了由Lunokhod 2号保持了四十一年的距离记录。

LK 月球登月舱 (11F94)