宏亮瞻局|N-1火箭首射50周年:苏联如何输掉登月竞赛①

【编者按】

3月26日,美国宇航局宣布将载人登月的时间从2028年前推至2024年,俄罗斯也计划在2031年进行载人登月,印度的“月船”号则准备在今年5月登陆月球,而中国的“嫦娥四号”已成功软着陆月球背面,月球开始越来越热闹。

其实,50年前月球也很热闹,冷战背景下,美苏两国都卯足全力争夺太空,登月竞赛则是两国航天竞赛的一个缩影。今年是N-1火箭首射50周年,这枚承载着苏联登月梦想,最后又导致梦碎的巨型火箭,有太多的故事。

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N-1火箭研制中所面临的最大问题无疑是发动机。

谨以此文纪念曾经为登月梦想而奋斗的苏联航天大师们,梦想之伟大无关成败!

对于经历过30年前的大多数俄罗斯人来说,1989年的冬天充满了困惑与未知:“敌人”突然消失了,在各种官方及非官方口径中,美国和西方竟破天荒的以“合作伙伴”形象出现。在莫斯科和列宁格勒的街头、地铁站,以及政府各部委,前来洽谈合作、交流、淘金,甚或兜售西方幸福梦想的外国人越来越多。然而,老百姓的日子似乎却并没有变得更幸福,买面包时该排队还得排队。

这年11月,莫斯科已雪花纷飞,著名的莫斯科航空学院也迎来了6位麻省理工学院教授,他们被热情的主人带到了一间陈列室。6位美国科学家来之前已经知道他们将看到什么——苏联人的登月飞船——这在1989年之前是无法想象的。主人透露,他们原打算在1968年登月,赶在“阿波罗”11号登月飞行之前。

当然,美国客人对苏联曾计划登月的消息并不会感到吃惊。早在1968年,也就是阿姆斯特朗登上月球的前一年。太空中的间谍卫星就已经泄露了苏联的登月企图。1968年9月,一颗“锁眼”照相侦察卫星拍摄到拜科努尔航天发射场的照片,从中可以清晰看到发射场上有两个专门发射巨型火箭的发射台,及两个发射台之间的火箭总装测试大楼,发射台与测试大楼之间有轨道相连。经验老到的中央情报局人员随即判断:苏联正在为一种用于载人登月的巨型火箭做试射准备。1969年8月,卫星又拍摄到拜科努尔发射场全景,新的照片让美国军方大吃一惊:原先两个完好的巨型发射台已满目疮痍。显然,苏联登月火箭试验失败,火箭尚未离开发射台就爆炸了。

后来美国人知道,这枚承载着苏联登月梦想,最后又导致梦碎的巨型火箭的型号为N-1。

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在厂房内进行组装的N-1火箭。

回击“阿波罗”

在1969年的那次毁灭性爆炸发生前,苏联航天部门已经为这枚承载“共产主义登月梦想”的巨型火箭忙碌了整整10年。所有人都知道,莫斯科能否在与美国同行的第二阶段太空竞赛中再次取胜,火箭就是胜负手。

1959年,N-1火箭的研发在谢尔盖·科罗廖夫带领下展开。原方案是在火箭上面级使用一台核发动机,使之能够发射50吨载荷,用于军用空间站和火星飞船的发射。当时的计划还比较模糊,仅仅停留在纸面阶段。同年12月,在一场汇集了所有航天科研机构首席设计师的会议上,大家均提出了最新的火箭设计方案。科罗廖夫的方案当然是以N-1为代表的N系列;弗拉基米尔·切洛梅伊——科罗廖夫的“死对头”,则提出了他的“通用火箭”设计,使用一个通用的下面级搭配不同模块来满足多种载荷需要。然而在这次会议的最后,高层的结论却是没有研制科罗廖夫所要求的超大型运载工具的必要。

不过情况在1961年有了转机,3月在一次拜科努尔举行的会议期间,诸位设计师一起探讨了N-1方案,会议成果是积极的。3个月后,科罗廖夫已经得到了用于N-1研发的小额经费。5月,一份名为《重新考虑用于防御目的的航天运载器计划》中明确指出要在1965年试射N-1火箭。

也就在当月,美国总统肯尼迪宣布将在10年内把人类送上月球,作为登月计划核心的“土星”5号重型火箭已经进入关键工程研究阶段。科罗廖夫对此反应迅速。他很快提出了一种太空组合式登月计划。这个计划需要发射数次来完成登月系统的搭建,一个是“联盟”号飞船,一个是登月舱,还有用于地月间推进的发动机和燃料辅助设备。

以现在的眼光来看,此方案创意十足。它明显降低了对运载火箭的性能要求,但这是以快速完成组件发射为代价的。因为必须在各组件燃料耗尽前进行太空对接组装。然而,当时的苏联既未进行过空间交会对接(苏联首次空间交会对接是1967年),也从来没有在如此短的时间内进行过如此密集的航天发射。

科罗廖夫本人对这一方案过于超前也心知肚明,因此他很快又拿出了第二套相对保守的方案,新计划与美国的“阿波罗”计划不谋而合,这就意味着苏联必须尽快研制出一款可与“土星”-5号相媲美的超级火箭。而科罗廖夫手中当时就有一个现成方案——N-1。

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受当时技术条件限制,N-1火箭一直没有解决如此众多发动机并联产生共振偶合等问题。

三个人的登月战争

N-1火箭研制中所面临的最大问题无疑是发动机。火箭动力大师瓦连京·格鲁什科本来为科罗廖夫提供了新型的RD-270发动机。这种发动机技术可靠,性能稳定,推力高达672吨。然而其使用的四氧化二氮和偏二甲肼产生的比冲低于煤油液氧组合。科罗廖夫认为高性能火箭必须用高性能燃料,而且他也对RD-270的燃料安全性提出了质疑。

分歧最终导致科罗廖夫与格鲁什科这对大清洗时代就结下梁子的老冤家彻底闹僵了(关于这两位航天大师之间积怨的原因一直以来众说纷纭,本文在此不做更多揣测)。1962年,设计委员会打破僵局并表示支持科罗廖夫的方案,格鲁什科选择退出,后来的一切证明,这很可能是苏联登月灾难的最致命原因。

失去格鲁什科支持的科罗廖夫不得不另寻出路,他找到了长期研制航空发动机的尼古莱· 库兹涅佐夫(图-22M和图-160轰炸机均采用其研制的发动机)。后者为科罗廖夫提供的是NK-15发动机。这款发动机的性能也非常不错,但其最大问题是单台推力只有154吨,为了达到总推力要求,有人提出在下面级周围使用数十台NK-15,形成发动机群。这种环状结构中间留空,让空气通过,使空气和废气混合进一步增加推力。这就是N-1第一级环形发动机群的最初雏形。

就在科罗廖夫为N-1火箭的动力发愁时,同样卯足了劲的切洛梅伊也没打算拱手放弃。他提出了一系列绕月飞行计划,并认为在此基础上的载人登月方案完全可以击败美国。同样为火箭推力不够而烦恼的切洛梅伊本来也提出了类似N-1的多台UR-200发动机群方案,然而在格鲁什科把RD-270交给切洛梅伊后,后者果断修改了方案。因为使用这种发动机可以设计出结构更简单的火箭,这个方案就是后来极为成功的UR-500“质子”。

当时的苏军尤其是战略导弹部队,其实并不支持登月这种对军事无益,但又耗费巨大的政治面子工程。不过科罗廖夫与切洛梅伊却极力促成登月计划,苏联政府就是在这种并不和谐的氛围中与美国展开登月竞赛的。更加混乱的是,由于两家设计局在政府高层均有支持自己的说客,为了平衡关系,苏联竟做出了切洛梅伊主攻绕月,科罗廖夫负责载人登月的并行发展计划。表面看来,这样的安排可以节省研制时间,实际上却是一招败笔。

绕月飞行与载人登月本来应作为统一的探月计划来考虑,绕月的最终目的是登月,登月前应先进行充分的无人与载人绕月试验,“阿波罗”计划正是按照这样的程序稳步实现的。切洛梅伊和科罗廖夫的“齐头并进”不仅分散了资源,而且两家设计局互相缺乏技术与理念沟通,最后分别做出来的探月系统也不兼容。

在N-1火箭研制的同时,科罗廖夫很快设计出了L3登月飞船。该飞船包含了经过改进的“联盟”7K-L3飞船和新的LK登月舱;切洛梅伊的成果则是L1“探测器”绕月无人飞船,还抱有幻想的他也为自己的绕月飞船研制了一款载人着陆器。1964年8月,科罗廖夫的方案被选定,切洛梅伊只能继续他的“质子”-L1绕月飞船系统的研发。

然而,就在美苏登月竞赛进入到最关键的时刻,1966年,科罗廖夫意外死于一次外科手术并发症。他的工作由20年来一直跟随他的助手瓦西里·米申接管,苏联登月计划正是在米申手里走向最终的灾难。(未完待续)

(“宏亮瞻局”系上海交通大学国家战略研究中心特约副研究员王宏亮为澎湃防务开设的个人专栏,力求在兼顾分析的深度和厚度的同时,在前瞻性、敏锐度上更上一层楼)

谁更值得买七款2000元内显卡对比测试

对于大多数游戏玩家来说,售价在1000-2000元价位段中的显卡产品似乎是最受各位青睐的,因为高端显卡虽然具备非常强大的游戏性能,但价格却不易让大多数玩家接受,而千元内显卡尽管在价格上很容易让人接受,但这些产品应付应付网游还行,在面对热门的大型单机游戏时便力不从心了。而1000-2000元价位段中的显卡产品不仅价格还算合适,性能上一般也都能满足热门单机大作的需求,这些产品受到玩家们的青睐也就是顺理成章的事了。

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虽然售价在1000-2000元价位段中的显卡产品很受玩家青睐,但考虑到处在这一价格区间内的显卡型号比较多,不仅包含了AMD、NVIDIA这两家新推出的新品R9 285、GTX 960,还有一些在显卡市场中混迹多年的“老家伙”,比如R9 280X、R9 280、R9 270X、GTX 770以及GTX 760。这些显卡虽然同处一个价格区间内,但这些显卡却在游戏性能方面的表现却各不相同,价格上也有一定的差异。所以说,大伙要想从中挑选出最适合自己的显卡好像并不太容易,而且很容易让部分玩家在选购显卡时感到头疼。

为了帮助各位玩家能够在1000-2000元价位段中挑选出最适合自己的显卡产品,少死一些脑细胞,今天我们就召集齐了本篇评测中的七位主角——来自AMD的R9 280X、R9 280、R9 285、R9 270X,与NVIDIAI方面的GTX 960、GTX 770和GTX 760,在将这些产品的性能展示给各位读者的同时,我们会对七款显卡进行相应的分析,给各位读者在选购显卡时提供一些参考。

要想从这些产品中挑选出最适合自己的产品,首先我们要对这些产品的规格进行一定程度的了解,下方就是本篇评测中的七款参测显卡R9 280X、R9 280、R9 285、R9 270X、GTX 960、GTX 770和GTX 760的规格对比表格:

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单单从规格上看,这次参测的七款显卡中来自AMD的R9 280X、R9 280与NVIDIA的GTX 770在规格方面的表现算是比较出色的,这自然是因为R9 280X、R9 280的前身是AMD HD7000系列的旗舰/次旗舰显卡——HD7970和HD7950,而GTX 770则是由GTX600系列的旗舰产品GTX 680变身而来。R9 285、R9 280和GTX 760的自身规格似乎也符合它们目前在市场中的定位。而在今年1月份发布的NV新主力显卡GTX 960的规格却差强人意,尤其是它的128bit显存位宽看着确实有点别扭。

尽管本篇评测中的七款显卡在规格上有高有低,但自身规格的强弱并不能完全决定显卡实际性能的高低,简单点说就是因为这些显卡在GPU架构方面的不同,相应驱动以及游戏方面的优化也有所差异,所以自身规格方面的所以我们还是需要通过实际测试来考察这七款售价在1000-2000元价位段中的显卡产品在游戏性能方面的表现。

测试平台介绍/基准性能测试

本次测试中我们用Intel Core i7-4770K、华擎Z97 Extreme 6主板、16GBDDR3-1600(8GB x 2)内存组建了一套高端平台,下方表格就是本次测试平台配置表格:

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参测显卡方面,在本次测试中我们使用的R9 280X、R9 280、R9 285、R9 270X、GTX 960、GTX 770和GTX 760这七款显卡均为采用公版频率设定的产品,相匹配的驱动均为最新版,其中A卡驱动为AMDCatalyst 15.4 Beta,N卡驱动为NVIDIA R350.12 WHQL。

由于本次测试中的参测显卡均为面向主流玩家的产品,所以在本次测试中,我们将会只针对参测显卡在1080P分辨率下的性能进行测试,而且在每个游戏项目中,我们将以最高画质+适当抗锯齿进行测试。测试项目方面,除了基准性能测试3DMark 11和3DMark Fire Strike之外,我们还选择了多款热门游戏。在这些游戏项目中,既有《地铁2033》、《孤岛危机3》这类的老“显卡杀手”,也有《孤岛惊魂4》、《侠盗猎车手5》这样的新作。

本文中的测试环节一共分为三部分,第一部分就是各位网友“喜闻乐见”的“跑分测试”,在此我们选择了各位最常用的两款基准性能测试软件——3DMark 11和The New 3DMark,而且都是现在的最新版本,下面就是本次参测的七款显卡在这两项基准性能测试中的表现。

基准测试成绩展示:3DMark 11 Extreme

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基准测试成绩展示:3DMark Fire Strike Extreme

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七款1000-2000元显卡游戏性能展示

虽然在上一页我们已经看到了这七款售价处在在1000-2000元价位段的显卡在基准测试中的表现,但这些成绩并不一定能够反映出这些参测显卡在玩游戏时的真实水平,还得依靠实际游戏测试。下面,我们就一起来看看这七款参测显卡在第二项性能测试——游戏性能测试中的表现。

《地铁2033》性能测试结果展示:

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《孤岛危机3》性能测试结果展示:

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《古墓丽影9》性能测试结果展示:

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《孤岛惊魂4》性能测试结果展示:

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《刺客信条:大革命》性能测试结果展示:

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《中土世界:暗影魔多》性能测试结果展示:

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《侠盗猎车手5》性能测试结果展示:

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游戏性能汇总/功耗测试

为了方便各位读者能够更加方便的了解参测的这七款参测显卡在基准性能、游戏性能测试中的表现,我们将它们在测试中的成绩进行了汇总。

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注:表中排名不计算基准测试的成绩

通过上表中的游戏性能测试成绩,各位可以看到来自AMD的R9 280X可以通过参测显卡中最优秀的游戏性能,NVIDIA的GTX 770紧随其后,而R9 280则排在了第三位。至于GTX 960、R9 285、GTX 760以及R9 270X则位列4、5、6、7位。

基准/游戏性能测试的结果虽然摆在这,但时至今日各位玩家在购买显卡时看重的不光是产品自身游戏性能,显卡的功耗能否控制得很好同样也很是重要。下面就是这七款参测显卡在Fumark显卡拷机功耗测试中的表现。

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尽管R9 280在游戏性能中的表现可以说是这七款产品中最亮眼的,但它的功耗却是这些显卡中最高的,另外两款在游戏性能测试中表现也很不错的GTX 770和R9 280的功耗同也比较高。而在游戏性能测试中处于靠后排名的GTX 960却有着最好的表现,尤其是搭载它的平台满载功耗仅为210W左右,与其它六款产品相比要低上许多。

根据文章开头的显卡规格对比以及前面的基准/游戏性能测试成绩,本篇评测中参测的这七款目前处于1000-2000元价位段的显卡到底哪谁最适合玩家购买这个问题似乎已经要被解决掉了。但有不少人也许会觉得这个答案还不太明确,毕竟规格和性能只是玩家购买显卡时要考虑的一部分,实际上这些产品的“价格”才是各位读者最为关心的。因此,在文章的最后,我们将结合这七款显卡的规格、性能以及它们目前在显卡市场中的售价状况给大家进行最后的分析。

老高端“老当益壮” R9 280性价比最高

就目前的市场状况来看,在本文中的七款“1000-2000元内”显卡中来自AMD方面的R9 270X在价格上当属这七款显卡中最便宜的,售价处于999-1399之间,其中一线A卡品牌的产品基本上都在1199元以上。R9 280在显卡市场中的要比R9 270X略贵一点,只是处在1249-1399这个比较小的价格区间内。

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现在AMD方面的R9 280在性价比方面的表现相当突出

而作为AMD在去年下半年推出的新中高端显卡,自R9 285上市至今还不到1年,其价格并没有太大的变化,目前它正处在1599-1799这个价格区间内。至于R9 280X这个家伙,它应该是文中参测四款A卡中价格相对最贵的,目前处于1699-1999元之间。

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GTX 960的价格还需调整

转到NVIDIA方面,GTX 960这个“新伙计”自然无需笔者在这里多言,因为从它上市至今才刚刚三个月,其市场价格肯定是相当稳定。而GTX 770和GTX 760这两位则是在显卡市场中奋战了多年的老兵,在经历多次价格调节之后,GTX 770的售价已经来到了1499-1999这个价位段之内,而GTX 760则因为“某些因素”的存在,售价格大概在1299-1799这个区间内。

综合这样的市场状况而言,笔者可以毫无疑问的说,现在售价在1299-1399元的AMD Radeon R9 280自然而然的就成为了目前最值得购买的1000-2000元内显卡产品。这当然是因为R9 280既可以提供1000-2000元内显卡产品中相对较为出色的游戏性能,比较便宜的价格也非常容易让玩家接受。毕竟对于大部分玩家来说,自己的装机预算可是有限的。

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R9 280X也是目前1000-2000元内显卡中性价比较高的产品

如果你觉得R9 280的性能还是有点不够,且不会在乎多花个300-400块钱,那么购买一款价格在1699元左右的R9 280X似乎也是非常明智的选择,怎么说R9 280X的性能在本次参测的7款1000-2000元内显卡中性能相对最为出色的。

看到这里也许有人会问,为什么在这七款1000-2000元内显卡中GTX 960和GTX 770不是相对最值得玩家购买的显卡呢?答案其实是这样的,因为GTX 770在性能上和R9 280X相差得并不多,但是受限于2GB显存,它在应付未来对显存需求更高的游戏时,可能会感到力不从心。虽然GTX 770现在有4GB版本在市面上销售,但价格却还在2000元以上,这对于大部分玩家来说可能会不太容易接受。至于GTX 960,虽然它在功耗控制方面的表现相当优异,但面对R9 280和R9 280X这两个在性能上胜过自己,规格又更强且价格更有优势的对手显得有些力有不逮。

写在最后:虽然通过本篇文章我们可以确定AMD Radeon R9 280是目前最值得购买的1000-2000元内显卡产品,但它究竟是不是各位读者心目中最合适的产品我们还不能彻底确定。正如我们在文章首页提到的那样“显卡自身规格的强弱并不能完全决定显卡实际性能的高低,因为这些显卡在GPU架构方面的不同,相应驱动以及游戏方面的优化也有所差异”,再加上每个人不同的经济实力已经某些确实存在的“感情因素”,各位读者心目中最适合自己的产品可能还是会与笔者的想法有所区别。不过,笔者在此还是希望本文能够给各位读者在选购显卡时提供一些参考,■

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