基本信息
研制单位 OKB-1(科罗廖夫设计局)
火箭类型 超重型运载火箭
级数 5级
首飞时间 1969年2月21日
发射次数 8 次
技术参数
火箭高度 105米
起飞质量 2735吨
运载能力
95,000 kg
LEO 运力
简介

N-1运载火箭是苏联为实现载人登月任务研发的超重型运载火箭,由科罗廖夫设计局主导研制,全箭高度105米,起飞重量2735吨,近地轨道运载能力95吨,月球转移轨道运载能力23.5吨。该火箭共进行4次发射试验均告失败,1976年项目被取消,后续技术发展为能源号运载火箭。

N-1运载火箭是苏联在20世纪60-70年代研发的超重型运载火箭,旨在将苏联宇航员送上月球,与美国土星五号火箭对应。火箭采用5级结构,全箭使用液氧煤油燃料,第一级配备30台NK-15发动机,总推力达4620吨。受限于研发资金不足、缺乏地面测试以及控制系统设计缺陷等问题,四次发射全部失败,最终项目于1976年取消,其技术成果后续为能源号火箭的研发提供了基础。

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运载参数和应用场景

N-1运载火箭是苏联OKB-1(科罗廖夫设计局)于20世纪60年代研制的超重型运载火箭,其核心设计目标是支撑苏联的载人登月计划,对标美国土星五号运载火箭。该火箭全长105米,起飞重量2735吨,箭体下部最大直径约10米,上部直径4.4米,整体采用5级构型设计,前三级负责将载荷送入近地轨道,后两级承担地月转移轨道推进任务。

参数类别 具体指标
全长 105.0 m
起飞重量 2735.0 t
近地轨道运载能力 95 t
月球转移轨道运载能力 23.5 t
起飞总推力 4620 t
级数 5级
设计用途 载人登月任务、重型军用空间站发射、载人火星任务前期验证

其应用场景最初围绕苏联深空探测战略展开:1959年立项时,科罗廖夫设计局曾规划其可搭载核动力上面级,实现50吨级载荷发射,服务于军用空间站和载人火星飞船投射;1961年美国阿波罗登月计划启动后,N-1的定位转向载人登月核心载具,计划通过地球轨道集合方案,分批次发射登月舱、联盟号飞船及地月推进组件,完成载人登月任务。此外该火箭也具备发射超大型近地轨道载荷的能力,可支持长期有人值守的军用空间站部署。

技术特点

N-1运载火箭的技术设计带有鲜明的美苏太空竞赛时期特征,为了快速实现大推力需求,其采用了多发动机并联的独特方案,同时在控制系统和结构设计上也有诸多创新尝试。

技术模块 具体参数
第一级(A段) 30台NK-15液氧煤油发动机,外环24台负责倾斜和偏转控制,内环6台负责滚动控制,总推力4620吨,设有4个栅格翼用于姿态平衡
第二级(B段) 8台NK-15V高空改进型液氧煤油发动机,单台推力1755kN,真空比冲346s,采用环形排列布局
第三级(V段) 4台NK-21液氧煤油发动机,排列为矩形布局
第四级(G段) 1台NK-19液氧煤油发动机,负责地球轨道到地月转移轨道的推力输出
第五级(D段) 1台RD-58发动机,承担月球轨道插入、登月舱减速等任务
推进剂 全箭采用液氧/煤油组合,未使用氢氧发动机
控制系统 基于发动机差动节流实现姿态调整,通过分级燃烧循环提升发动机工作效率

该火箭的技术优势在于起飞推力远超同时期美国土星五号的3469吨,栅格翼姿态控制方案后续被应用于苏联空空导弹设计,NK-15系列发动机的分级燃烧循环技术也为后续苏联/俄罗斯液体火箭发动机发展奠定了基础。但技术路径的短板也十分突出:由于苏联氢氧发动机研发滞后,全箭使用煤油燃料导致运载效率偏低,95吨的近地轨道运力低于土星五号的130吨;第一级30台发动机并联带来了极高的系统复杂度,振动耦合、管路布局等问题始终未能彻底解决,为后续发射失败埋下隐患。同时受限于研发资金不足,N-1未进行充分的地面全箭试车,大量技术问题直到实际发射阶段才暴露。

发射历史和重要任务

N-1运载火箭的研制进程始终伴随着资金短缺和技术挑战,1965年至1974年间苏联共生产10枚N-1火箭,其中2枚用于地面测试,4枚执行实际发射任务,全部以失败告终,最终苏联于1976年正式取消N-1火箭及配套的载人登月计划。
此处需要说明:用户提供的1978-1987年日本发射记录实际为日本宇宙开发事业团研制的N-I运载火箭,与苏联N-1为完全不同的两款火箭,两者名称仅差连字符,属于不同型号。苏联N-1的4次真实发射记录如下:

发射序列 发射时间 发射地点 载荷 发射结果 失败原因
1 1969年2月21日 拜科努尔发射场LC-110R工位 L3登月系统模型1号、L1S试验飞船 失败 发射后55秒,氧化剂管路爆裂导致发动机失火,火箭在高空爆炸
2 1969年7月3日 拜科努尔发射场LC-110R工位 L3登月系统模型2号、L1S试验飞船 失败 点火升空后不久发动机控制系统故障,火箭坠落回发射台爆炸,摧毁整个发射工位,造成150人遇难
3 1971年6月26日 拜科努尔发射场LC-110L工位 LOK登月飞船模型1号、L3登月系统模型3号 失败 发射后51秒,控制系统故障导致火箭姿态失稳,在空中爆炸
4 1972年11月23日 拜科努尔发射场LC-110L工位 L3登月系统模型4号、无人探测器 失败 升空后遭遇严重纵向耦合振动,导致发动机爆炸坠毁

N-1的四次全部失败直接导致苏联载人登月计划终止,1969年美国阿波罗11号成功登月后,苏联在太空竞赛的载人登月赛道彻底落后。虽然项目终止,但N-1遗留的技术遗产仍影响了后续航天发展:其保留下来的约150台NK-33改进型发动机在90年代对外出口,被应用于日本J-1、J-2火箭及美国商业火箭方案中;多发动机并联的技术路径也为后来的重型运载火箭设计提供了参考,其失败教训也成为航天工程中系统复杂度管理、地面测试必要性的经典案例。

用户提供的日本N-I火箭相关发射记录,属于日本自主研发的中型运载火箭,采用美国雷神导弹技术和德尔塔火箭上面级技术,1975年至1987年间共完成8次发射,全部取得成功,累计将8颗卫星送入轨道。其1987年2月19日最后一次发射携带的MOS 1A(MOMO 1)海洋观测卫星,成功进入极地轨道,是日本首颗实用型海洋观测卫星,主要用于海洋水色、水温监测,为渔业、海洋环境保护提供数据支持。

参考来源: 科普中国 网易新闻客户端 Office of Safety and Mission Assurance (OSMA) 观察者网 卫星百科
图片展示
N-1运载火箭
型号演进
当前型号 N-1运载火箭
后续演进型号 能源号运载火箭