1957年10月4日，蘇聯成功發射了全球第一顆人造地球衛星，從此人類正式拉開了航天時代的序幕。與此同時，正處於冷戰期間的美蘇兩國也開始了白熱化的太空競賽，在那個劍拔弩張的時代，第一次成功發射衛星、第一次進入外太空、第一次太空漫步、第一次拍到月球背部照片的蘇聯曾一度佔盡優勢。

月球上人類的腳印

不過，蘇聯的在太空競賽中的優勢並不是絕對的，1969年7月21日美國“阿波羅11號”航天員阿姆斯特朗在月球上率先踏出了“這是個人的一小步、卻是人類的一大步”，那為何在太空競賽中曾一度佔盡優勢的蘇聯人，最終在載人登月中敗下陣來，蘇聯的載人登月火箭又在哪裡？

研發背景

其實，蘇聯的載人登月計劃並不是在美國公佈“阿波羅”計劃（肯尼迪於1961年宣佈）後才開始的，早在1958年第一顆人造地球衛星剛剛發射不久，蘇聯科學家就開始對運載火箭進行改進，使之適合發射月球探測器；1959年，科羅廖夫就開始著手重型運載火箭的研發，不過該火箭最初是為了向火星發射無人重型探測器準備的。

圖紙上上N1火箭

然而，美國“阿波羅”登月計劃的宣佈不得不讓蘇聯人加快速度，1962年1月份，科羅廖夫設計局針對蘇聯的“登月計劃”對N1運載火箭進行了多次改進，並計劃在1967-1968年間趕在美國之前，由科羅廖夫負責的N1－L3運載火箭將第一個蘇聯人送上月球。

N1火箭的引數和結構

N1運載火箭可以說是蘇聯整個“登月計劃”的核心，該火箭全高105米（相當於30層樓的高度）、最大直徑約為17米，整體外形類似一個圓錐體，最大發射品質約為2800噸，最大推力約為4500噸（是人類歷史上設計推力最大的運載火箭）、低地球軌道的運載能力為90噸；N1整體由運載部分和上面級部分構成，而運載部分包括三級運載火箭，上面級則包括月球軌道器、登月飛船等。

分解後的N1火箭CG圖

其中，N1運載火箭運載部分的第一級火箭全高約30米，底部直徑17米、頂部直徑約為10米，並用於二級火箭的連線。N1運載火箭的第一級是由30臺液氧/煤油NK-15發動機（後來升級為NK-33，單臺推力1510千牛）並聯而來的，其中外環的24臺發動機用於控制火箭的俯仰和偏航、中間6臺發動機則用來控制火箭的轉；

第一級火箭底部30臺發動機

而N1火箭的二級火箭全長為20.5米，由8臺NK-15V液氧/煤油發動機構成（後改為NK-33的改進版NK-43），NK-15V/NK-43發動機在核心上本就與NK-15/NK-33相同，只是N1火箭的第二級是在真空環境中工作的，為此擴大了噴口、增加了推力（1754千牛）；

N1火箭的第二級

N1火箭的第三級是該火箭運載部分中最小的一級，全長約為11米，由4臺NK-21液氧/煤油火箭發動機構成，該級火箭是用於將N1運載火箭的上面級裡的月球軌道探測器、月球飛船送入地球軌道，全程在真空中工作，而NK-21發動機的單臺推力只有402千牛。

四次發射、四次失敗

1967年11月份第一枚N1運載火箭就下線到發射平臺進行了聯調測試，成功後又拉回廠房；1968年5月份，第一枚N1火箭又被拉到發射臺，準備進行第一次發射，但在發射前的檢查工作室時，N1火箭被發現外殼出現裂痕，被迫拉回廠房推遲發射；之後，又發生了幾次類似的事故，導致N1火箭一直未能如期發射。

N1火箭的運載部分

終於在1969年1月份，第一枚N1火箭被矗立在了發射臺，但此時的N1火箭其實仍沒有完全準備好，全部30臺NK-33發動機都是剛出廠大多未進行過點火測試的（這也為後來的事故埋下了隱患），在經過了4個星期的風吹日晒後，N1火箭終於迎來了發射的日子，卻遇到了大雨，發射被迫暫停。

豎起中的N1火箭

但此時蘇聯高層卻等不及了（因為此時的美國的土星-5號已經完成了多次發射，而且此次N1火箭直接攜帶了聯盟7K-L1登月飛船，跳過了一些必要的步驟），要求一天之內必須發射成功。1969年2月21日N1火箭第一次發射，6秒後2臺發動機熄火（30臺發動機有動力冗餘，其實影響不大）、25秒感測器傳來燃燒室壓力不足（渦輪泵自動增大功率）、66秒剩餘28臺NK-33發動機功率過載管路系統出現高頻振動、69秒火箭發射大爆炸，此時N1火箭飛到了12200米高空，N1火箭第一次發射宣告失敗。

發射臺上的N1火箭CG圖

1969年7月3日，第二枚N1火箭被拉到了發射臺，意圖在美國“阿波羅11號”之前完成發射，可是在點火後的第6秒，一枚螺絲釘被引入了油料泵中（事後分析得知的），控制系統緊急關閉29臺發動機，N1火箭從200米墜入地面在地面引起了大爆炸，N1火箭第二次發射宣告失敗。

之後，美國“阿波羅11號”成功發射並在1969年7月21日登上月球，美國人贏得了美蘇兩國的載人登月競賽，蘇聯也開始能稍微靜下心認真分析N1火箭的問題了，這一分析就是2年的時間，1971年6月27日第三枚N1火箭發射，這一次經過重新設計後的動力系統沒有再出現問題，而是控制系統故障導致第三級火箭啟動自毀程式，整個火箭發生爆炸，N1火箭第三次發射再次宣告失敗。

聯盟7K-LOK和LK登月艙（中）

又經過1年的時間，蘇聯科學家對N1火箭進行了多項改進，1972年11月23日第四枚N1火箭攜帶聯盟7K-L3登月飛船點火發射，在第一級火箭工作的前90秒時間內一切正常，在對內環6臺NK-33發動機進行程式性關閉時，管路系統產生了超乎預期壓力並開始破裂，第一級火箭底部著火，經過大火持續的炙烤N1火箭再次發生爆炸。

N1火箭的圖紙

此時N1火箭已經飛到40千米處的高空，再過10秒左右的時間一二級火箭就該進行分離了，這也是N1火箭最接近成功的一次發射，但最終還是失敗了，併成為N1火箭的最後一次發射。

失敗的原因

從主觀上來說，N1火箭的頻繁失敗與研發時間短、總設計師換人等有著很大的關係，N1火箭本是科羅廖夫設計用來發射重型火星探測器的，但在美國宣佈“阿波羅”登月計劃後，1962年臨危受命拿來用於載人登月，並且只給出了5年的研發時間就要進行載人登月，時間緊迫使得N1火箭的整體方案都比較倉促。

更重要的是，1966年科羅廖夫去世，設計師瓦里西·米申接手了N1運載火箭的設計工作，他與科羅廖夫的設計理念不一致並發現了N1火箭的上面級部分嚴重超重，所以他帶領團隊對N1火箭的進行了“魔改”，不僅大改了NK-15發動機，還直接將科羅廖夫設計的N1火箭的第一級並聯的24臺發動機增加到了30臺。

即將發射的N1火箭

從客觀上來說，N1火箭的前兩次和第四發射失敗都是由“並聯”多臺發動機造成的，第一級30臺發動機並聯不僅讓N1火箭的結構設計變得非常複雜，複雜的發動機群設計也導致輸送推進劑的管道設計也很複雜，同時多臺發動機“並聯”也大大降低了N1火箭整體的穩定性，因為一臺發動機發生故障便會引發連鎖反應。

N1火箭再全球中的地位（右2為N1火箭）

就N1火箭第一級“並聯”30臺發動機這一問題，從概率論的方向來看，假設一臺發動機的穩定效能達到99%，30臺發動機“並聯”之後，其整體可靠性也就降到了74%，這也就大幅度增加火箭發生異常的情況；另外，多臺發動機“並聯”也會導致耦合共振的問題，進一步誘發火箭發射故障。

N1火箭圖解

此外，N1火箭的發射也缺少必要科學試驗步驟，在N1火箭第一次發射前，第一級的30臺發動機在地面從未進行過同步點火測試，序列號N1-1L的第一枚N1火箭在進行地面測試時，只對第一級30臺發動機中的四分之一進行了測試，而第一次發射時使用的第一級的30臺發動機大多數都是嶄新的。

重型獵鷹運載火箭的29臺發動機

不過，N1火箭失敗多年以後的今天，馬斯克的重型獵鷹運載火箭並聯27臺發動機依然取得了成功，這也說明並聯多臺發動機的運載火箭並不是都不靠譜，經過成熟的科學試驗後，運載火箭並聯多臺發動機發動機也是可以的。

結語

四次發射，四次失敗，現實總是那麼殘酷，N1重型運載火箭縱然有著再強大的推力、再先進的效能，它最終還是走向了終結。而N1火箭作為蘇聯整個載人登月計劃的核心，它的失敗也直接導致了蘇聯登月計劃的無疾而終。另外，N1火箭的失敗，也說明了航空航天領域是沒有捷徑可走。