载人空间飞行：那些人和那些事儿（上）

1961年4月12日，苏联宇航员尤里·加加林完成了人类历史上首次载人航天飞行。虽然他的飞行只持续了106分钟，但开启了人类通向宇宙的大门，其科学、技术、政治、经济的影响广泛而深远。这次历史性的飞行其实始于东西方冷战。为了获得全球霸权，苏、美两国展开了导弹竞赛、卫星竞赛、探月竞赛、载人航天竞赛，这些项目的获胜者均为苏联。苏、美两个大国展开多项竞赛的背后，还有两个航天大师之间的无言竞争，一位是苏联专家谢尔盖·帕夫洛维奇·科罗廖夫，另一位是德国专家沃纳·冯·布劳恩（1945年被引渡到美国，1955年加入美国籍）。由于苏、美两国国情不同，制度不同，导弹与航天科研体制不同，导致结果大相径庭：苏联的尤里·加加林成为太空旅行第一人。

洲际弹道导弹—苏联首先试射

第二次世界大战结束后不久，冷战随即爆发，苏联和美国这对战时盟友变成了对手。面对新形势，双方都试图通过扩充军备来实现各自的战略意图—称霸世界。在发展现代武器装备方面，美国的策略是以原子弹为核心，以远程轰炸机为投送方式，早期或多或少地忽视了导弹的研制。苏联在大力发展原子弹的同时，考虑到远程轰炸机的研制难度大，因而把原子弹的投送方式寄托在新兴的火箭武器上。

利用德国的V—2导弹技术、硬件、设备以及专家，苏联很快消化吃透了德国的火箭技术，并组装试射了10枚V—2导弹。此后，苏联仿制成功P—1近程导弹，改进研制了P—2导弹，并利用自行研制的新型发动机研制成功P—5中程导弹。1954年发射的P—5M导弹首次实现了“两弹结合”（原子弹和导弹）。这种核导弹于1956年5月21日正式装备部队。P—5M核导弹的研制成功，为进一步研制洲际弹道导弹和发展航天科技奠定了基础，同时也大大提高了总设计师科罗廖夫的影响力。

1952—1953年间，格鲁什科领导第456设计局设计了一系列液体火箭发动机，并通过新型燃烧室设计、多燃烧室发动机并联、解决燃烧稳定振荡问题等技术攻关，研制出推力达百吨级的RD—107和RD—108火箭发动机。以这两种发动机为基础，科罗廖夫领导研制的两级洲际弹道导弹P—7全长约29米，最大宽度约10.3米，起飞重量267吨，最大起飞推力4762.8千牛。P—7在设计时就考虑到适应性和通用性，因此很容易改制成航天运载火箭。1957年8月21日，世界上第一枚洲际弹道导弹P—7成功地进行了全程试射，射程达到8000千米。这次成功具有多种意义：一是苏联抢在美国之前（提前6个月）发射成功洲际导弹，使东西方两大阵营的军事力量对比发生了某种深远的变化；二是为苏联率先跨入空间时代奠定了坚实的技术基础。

人造地球卫星—苏联抢先发射

第二次世界大战后，许多国家的科学家都在研究发射人造地球卫星的可能性，并建议为了和平目的和开发宇宙的需要研制发射人造地球卫星。1946年9月，在巴黎召开的第6届国际实用机械会议上，美国加州理工学院的马林纳和索末菲宣读了《利用火箭远离地球的问题》，倡导发射用于研究外层空间的卫星。美国空军的兰德公司自1946年起就开展发射人造卫星的可能性以及卫星在科学与军事领域应用的研究，还曾建议于1951年发射小型卫星。科学家的极力倡导，不仅引起了政界人士的注意，更引起了一般公众的极大兴趣。国际地球物理年（IGY）的创办是为了给参加的各国科学家们提供共同研究地球环境的机会，这就更加使人清楚地看到发展人造地球卫星的必要性。1954年夏，国际无线电科学协会与国际地形学和地球物理联合会通过了在地球物理年（1957—1958年）期间发射一颗人造地球卫星的决议，并得到了美国和苏联代表的支持和响应。

在苏联，人造地球卫星的主要倡导者是吉洪拉沃夫。早在1934年，他就在首届全苏同温层研究会议上发表题为《应用火箭飞行器研究同温层》的报告，提出用火箭把人造地球卫星发射到同温层和宇宙空间的设想。二战后，他组织一个专家小组进行了大量研究和计算工作，证明多级火箭原则上可使重物达到第一宇宙速度。在科罗廖夫和格鲁什科的积极争取下，吉洪拉沃夫在1948年的军事弹道科学院年会上，作了题为《在现代技术水平下借助空间火箭达到第一宇宙速度和制造人造地球卫星的可能性》的报告，引起了科学家们的充分关注。

1954年，吉洪拉沃夫在《关于人造地球卫星》的报告中，充分论证了利用二级火箭可以达到第一宇宙速度并可用于发射人造地球卫星。科罗廖夫非常热心太空飞行及发射人造地球卫星甚至载人飞船。他认为，正在研制的P—7洲际导弹具有很大的改进潜力，将其稍加改进就可以作为发射卫星的运载火箭。由于人造地球卫星的巨大科技、政治与军事价值，科罗廖夫认为苏联人造地球卫星计划必须尽快得到政府批准，以便抢在美国之前率先发射成功第一颗人造地球卫星。

1954年5月26日，吉洪拉沃夫主持起草了致苏联国防工业部部长乌斯季诺夫的长篇报告，不但提出应尽快研制发射最简单的人造地球卫星，争取领先其他国家，而且还谈到未来发射大型载人空间站以及实现载人登月等问题。鉴于美国总统艾森豪威尔1955年7月29日已经批准了美国的卫星计划，1955年8月8日，苏共中央政治局正式批准开展人造地球卫星研制。1956年1月30日，苏联部长会议发布命令，决定在1957—1958年内研制发射人造地球卫星。

苏联第一颗人造地球卫星计划包括四个部分：研制运载火箭；建设航天发射场；研制卫星本体和星上科学仪器；建设地面测控网。

为了使运载火箭达到第一宇宙速度以发射人造地球卫星，技术人员对P—7洲际导弹进行了改装，取消武装部有效载荷，调整发动机工作状态。将芯级发动机起飞推力调小到588千牛左右，助推级分离后，芯级再以911千牛的全推力工作。改装成的运载火箭定名为卫星号，起飞重量267吨， 起飞推力4880千牛，低轨道最大运载能力500千克。卫星号在发射卫星过程中，起飞时5台发动机同时工作；飞行120秒后，将4个助推级抛放，此时飞行高度约为50千米，速度为3200米每秒；最后芯级以最大推力继续工作180秒，将卫星送入地球轨道。

苏联首座航天发射场选址在哈萨克苏维埃社会主义共和国境内的丘拉坦地区，离拜科努尔不远的一处沙漠，1955年1月开始建设，定名为拜科努尔航天发射场。发射场由发射区、保障区和监控站等组成。经过多年的建设，发射区包括中心发射区、东发射区和西发射区。中心发射区设有总装测试厂房、控制测试大楼、大型地面发射区、地下发射井、推进剂贮存库、液氧工厂和其他辅助设施以及行政管理、训练和住宅等建筑。在发射场和周围地区还建有大量的地面测控网。该发射场后来成为苏联最大的航天发射基地。目前，该发射场属哈萨克斯坦共和国管辖。

人造地球卫星和星上设备由吉洪拉沃夫领导设计。1956年底，他建议“卫星造得小点，简单一点，最好为30千克重”。科罗廖夫支持这一建议，他认为：“第一颗卫星的外形应当简单而富于表现力，要近似于自然天体。在人们的意识中，它将是人类航天时代开始的永恒象征。”为了在全世界范围内引起轰动效应，他还指出：“我们不能忽视目前进行的试验所具有的历史意义……无线电发射机应该有这样的波长：让世界各地的无线电爱好者能够接收到它的信号。重要的是，要计算好第一颗卫星的轨道及其光学性质，使地球上所有人能亲眼看到它的飞行。”

苏联的第一颗人造地球卫星被称为人造地球卫星1号（CΠ-1），或按俄语发音称为斯普特尼克1号，其外形是球状，由铝合金制造，直径0.58米，重83.62千克。卫星周围对称安装4根弹簧鞭状天线，倾斜伸向后方，其中一对长2.4米，另一对长2.9米，卫星内部充以0.12兆帕（1.3大气压）的干燥氮气。下半球壳表面是热控制系统的辐射表面；上半球壳外部装有隔热层。

苏联科学院确定的卫星主要科学探测项目有：测量200～500千米高度的大气速度、压力、磁场、紫外线和X射线等数据，第二颗卫星上还将携带动物，用以考察动物对空间环境的适应能力。为此，卫星本体内安装了电池组、无线电发射机、热控制系统组件、转接元件、温度和压力传感器及其他科学探测仪器。电池组由3个银锌电池构成，电池组中央的矩形槽内安装两台交替工作的无线电发射机，工作频率分别为20.005和40.002兆赫。

1957年10月4日晚，卫星号运载火箭携带世界上第一颗人造地球卫星CΠ-1在拜科努尔航天发射场升空。卫星进入近地点215千米、远地点947千米、倾角65°、周期96.2分钟的椭圆形轨道。它在轨道上共计运行了92天，绕地球飞行约1400圈，最后于1958年1月4日再入大气层时烧毁。这颗卫星在技术上进行了星内温度压力试验、地上大气密度测量和电离层研究，并用卫星探测出几百千米高空的空气阻力。同科学研究结果相比，其政治影响和对科学技术发展的影响更加深远。

1957年10月4日午夜，莫斯科电台向全世界公布了苏联首颗人造地球卫星已成功发射进入轨道的消息。塔斯社的报道宣称：“人造地球卫星开辟了星际航行的道路。”不久，世界各地都能通过无线电接收到这颗卫星从天上发出来的“的……的……”的声响。人造卫星的成功发射，标志着人类终于跨入了航天时代。同时这也意味着，苏美太空竞赛的第一个回合的胜利者是苏联。

月球探测—苏联首获成功

苏联卫星号运载火箭的运载能力大大超过美国早期的几种运载火箭，而且还有进一步发展的潜力。借助火箭的优势，苏联在月球探测领域也不断扩大领先成果。

在月球探测领域，美国起步较早，率先尝试向月球发射简单的无人探测器。在早期的月球探测过程中，运载火箭的推力和运载能力是关键中的关键。如果运载能力不够，探测器根本就不可能离开地球。这样就完不成任何空间探测任务。1958年8月到12月，美国无人行星探测“先驱者”计划共发射了4个探测器。第一个探测器（后追称先驱者0号）在发射到16千米高时，运载火箭发生了爆炸，探测器也粉身碎骨。10月11日发射的先驱者1号，已经离开地球达11.4万千米。但由于火箭的能力不足，未能将探测器加速到第二宇宙速度。最终这几个探测器都落回了地面。1959—1960年间，美国又相继发射了4个先进的先驱者号探测器。由于运载火箭表现欠佳，这些造价昂贵的月球探测器也都报销了。

1959年1月2日，苏联发射了月球1号探测器，取得了很大成功。它到达了离月球只有5000千米的地方，测量到月球和地球的磁场、宇宙射线的强度、太阳辐射以及星际分子等数据。后来，这个探测器进入日心轨道，成为第一颗人造行星。同年9月12日，苏联发射的月球2号探测器也取得了极大的成功。它是第一个击中月球的人造物体，在撞到月面之前，向地球发回了有关月球磁场和辐射带的重要资料。同年10月4日发射的月球3号探测器则首次观察到神秘的月球背面，并拍摄到月球背面约70%的面积。虽然由于探测器的性能不理想，得到的资料质量不高，但它毕竟使人类第一次看到了月球的背面，科学意义十分重大。苏联取得的这些新成就进一步提高了国家声望。苏联领导人赫鲁晓夫也将这些成就宣传到了极致。他在1959年9月12日访问美国时，正值苏联发射月球2号探测器，他特地向美国总统艾森豪威尔介绍苏联在航天领域取得的成就，声称“苏联已经将勋章挂在了月球上”。为增强宣传效果，他还特别向艾森豪威尔赠送了一个金属月球模型。