N1(로켓)

N1 (rocket)
이 기사는 소련의 로켓에 관한 것이다.일본 로켓은 N-I(로켓)를 참조한다.
N1/L3
N1 1M1 mockup on the launch pad at the Baikonur Cosmodrome in late 1967.jpg
1967년 말 바이코누르 우주기지에서의 목업
기능.유인 달 발사체/슈퍼 헤비리프트 발사체
제조원OKB-1
원산지구소련
크기
높이105.3 미터 (345 피트)[1]
직경17.0 미터 (55.8 피트)[2]
덩어리2,750톤 (6,060,000파운드)
스테이지5
용량
LEO로의 페이로드
덩어리95 t (135,000 [3]lb)
TLI로의 페이로드
덩어리23.5 t(52,000 lb)
기동 이력
상황실패, 취소됨
사이트 시작LC-110, 바이코누르
기동 총수4
성공0
장애4
첫 비행1969년 2월 21일
마지막 비행1972년 11월 23일
1단계 – 블록 A
직경17.0m(55.8피트)
전원 공급자30 NK-15
최대 추력45,400 kN (1,200,000 lbf)
특정 임펄스330초(3.2km/s)
굽는 시간125초
추진제RP-1/LOX
2단계 – 블록 B
전원 공급자8 NK-15V
최대 추력14,040 kN (3,160,000 lbf)
특정 임펄스346초 (3.39km/s)
굽는 시간120초
추진제RP-1/LOX
3단계 – Block V
전원 공급자4 NK-21
최대 추력1,610 kN (360,000 lbf)
특정 임펄스353초(3.46km/s)
굽는 시간370초
추진제RP-1/LOX
4단계(N1/L3) – 블록 G(지구 출발)
전원 공급자NK-19 x 1
최대 추력446 kN (100,000 lbf)
특정 임펄스353초(3.46km/s)
굽는 시간443초
추진제RP-1/LOX
5단계(N1/L3) – 블록 D(달 착륙 지원)[a]
전원 공급자RD-58 x 1
최대 추력83.36 kN (18,740 lbf)
특정 임펄스349초(3.42km/s)
굽는 시간600초
추진제RP-1/LOX
[Wikidata에서 편집]

N1/L3(Raketa-nositel, "Carrier Rocket", 키릴어: δ1)[4]는 지구 저궤도 너머로 탑재물을 운반하기 위한 초중형 발사체였다.N1은 미국의 새턴 V에 대항하는 소련의 것으로,[6] 1959년부터 연구를 시작해 달과 [5]그 너머로 유인 여행을 가능하게 하기 위한 것이었다.그것의 첫 번째 무대인 블록 A는 지금까지 [7]날아온 로켓 무대 중 가장 강력한 것으로 남아있다.그러나 정적인 시험 발사가 부족하여 30개의 대형 엔진 클러스터와 복잡한 연료 및 산화제 공급 시스템의 배관 문제 및 기타 부정적인 특성이 [8]개발 초기에 밝혀지지 않았기 때문에 4개의 첫 비행은 모두 비행 중 실패했다.

N1-L3 버전은 유사한 달 궤도 랑데부 방법을 사용하여 달에 사람을 착륙시키기 위해 미국의 아폴로 프로그램과 경쟁하도록 설계되었다.N1의 기본 발사체는 3단계로 구성되어 있으며, 두 명의 우주 비행사와 함께 L3 달 탑재물을 지구 저궤도로 운반하는 것이었다.L3에는 달 횡단주사를 위한 한 단계, 중간 궤도 보정, 달 궤도 삽입, 달 표면으로의 하강 첫 번째 부분에 사용되는 다른 단계, 단일 조종사 LK 착륙선, 그리고 지구 귀환을 위한 두 개의 조종사 소유스 7K-LOK 달 궤도 우주선이 포함되어 있다.

N1-L3는 자금 부족과 급박함으로, 새턴 V 이후 거의 4년 후인 1965년 10월에 개발을 시작했습니다.이 프로젝트는 1966년 수석 디자이너 세르게이 코롤레프가 사망하면서 크게 좌절되었다.N1을 발사하려는 네 번의 시도는 각각 실패했고, 두 번째 시도는 발사 직후 발사대에 충돌하는 결과를 낳았다.N1 프로그램은 1974년에 중단되었고 1976년에 공식적으로 취소되었다.1989년 [9]소련이 붕괴될 때까지 소련의 달 탐사 계획에 대한 모든 세부 사항은 비밀에 부쳐졌다.

역사

1967년 미국과 소련은 인류 최초로 달에 착륙하기 위한 경쟁을 벌였다.N1/L3 프로그램은 1964년 정식 승인을 받았으며, 이는 미국의 새턴 V에 버금가는 크기의 N1 발사체를 개발해야 했다.

1967년 11월 25일, 아폴로 4호 임무 중 첫 번째 새턴 V 비행 후 3주도 채 지나지 않은 시점에서 소련은 소련 카자흐스탄 바이코누르 우주기지에서 새로 건설된 발사대 110R에 N1 모형을 제작했다.1M1로 명명된 이 설비 시스템 로지스틱 테스트 및 훈련 차량은 1966년 중반 플로리다 케네디 우주 센터에서 실시된 새턴 V 설비 통합 차량 SA-500F 테스트와 유사하게 엔지니어들에게 롤아웃, 발사대 통합 및 롤백 활동에 대한 귀중한 경험을 제공하도록 설계되었습니다.크롤러가 새턴 V를 수직으로 패드로 운반하는 동안, N1은 수평으로 주행한 후 패드에서 수직 위치로 올라갔는데, 이는 소련 우주 프로그램의 표준 관행이다.12월 11일, 다양한 테스트를 마친 후, N1 로켓은 하강하여 조립 건물로 되돌아갔다.1M1 목업은 이후 몇 년 동안 추가 런치패드 통합 테스트를 위해 반복적으로 사용되었습니다.

이 테스트는 비밀리에 수행되었지만, 조립 건물로 롤백하기 직전에 미국의 정찰 위성이 N1을 패드 위에서 촬영했습니다.NASA의 제임스 웹 행정관은 이것과 러시아인들이 진지하게 달 탐사를 계획하고 있다는 것을 보여주는 다른 유사한 정보에 접근할 수 있었다.이러한 지식은 향후 몇 개월간 미국의 주요 결정에 영향을 미쳤다.위성사진은 소련이 N1의 비행시험에 근접했음을 보여주는 것처럼 보였지만, 이 특별한 로켓이 단지 모형일 뿐이고 달에 사람을 착륙시키기 위한 경쟁에서 소련이 미국에 수개월 뒤처져 있다는 것을 보여주지는 않았다.소련은 1968년 상반기에 N1의 시험비행을 할 수 있을 것으로 기대했지만 여러 가지 기술적 이유로 1년 이상 시도하지 않았다.

소련의 초기 달 개념

로켓의 정적 3D 모델

1961년 5월, 미국은 1970년까지 달에 사람을 착륙시키는 목표를 발표했다.같은 달, 방위 목적의 우주 비행체 계획의 재검토에 관한 보고서는 1965년 N1 로켓의 첫 시험 발사를 설정했다.Korolev는 1961년에서 1963년 사이에 N1 개발을 시작하기 위해 소액의 자금을 제공받았다.동시에, 코롤레프는 지구 궤도 랑데부 프로파일을 사용하여 새로운 소유즈 우주선을 기반으로 한 달 임무를 제안했다.소유즈 로켓 발사는 소유즈 우주선, 달 착륙선, 그리고 시슬루나 엔진과 연료를 포함한 몇 개의 완전한 달 임무 패키지를 만들기 위해 사용될 것이다.소유즈 로켓의 제한된 용량에 의해 추진된 이 접근법은, 어떤 부품들이 궤도상의 소모품을 다 써버리기 전에 단지를 조립하기 위해 빠른 발사 속도가 요구된다는 것을 의미했다.Korolev는 이후 N1을 확대하여 단일 발사 달 착륙을 허용하도록 제안했다.1961년 11월에서 12월, 코롤레프와 다른 사람들은 초중력 로켓이 N1 [10][11]설계에 대한 추가적인 정당화로서 막 시험된 차르 봄바와 같은 초중력 핵무기를 운반할 수 있다고 더 주장하려고 했다.Korolev는 로켓을 군사적인 용도로 사용할 의향이 없었지만, 그의 우주 야망을 충족시키고 싶었고 군사적 지원이 필수적이라고 보았다.군사적 대응은 미온적이었다. 그들은 N1이 군사적 유용성이 거의 없다고 생각했고 순수한 군사적 사용에서 자금을 빼돌릴 것을 우려했다.코롤레프는 1962년 2월까지 군 지도자들과의 서신 교환은 거의 진척 없이 계속되었다.

한편, Chelomei의 OKB-52는 훨씬 낮은 위험으로 대체 임무를 제안했다.Chelomei는 유인 착륙 대신 미국을 제치고 달 근처까지 가기 위한 일련의 달 주변 임무를 제안했다.그는 또한 그의 기존 UR-200 (서쪽에서는 SS-10으로 알려져 있음) 3대를 집속시켜 하나의 대형 부스터인 UR-500을 제작하는 임무를 위한 새로운 부스터도 제안했다.이러한 계획은 글루쉬코가 첼로메이에게 RD-270을 제안했을 때 철회되었다.이것에 의해, UR-500은 보다 심플한 「단일 잠금」디자인으로 제작할 수 있게 되었다.그는 또한 달 주위를 도는 임무인 단일 우주인 LK-1을 위해 기존의 우주선 디자인을 적용할 것을 제안했다.첼로메이는 초기 UR-500/LK-1 임무가 개선됨에 따라 두 명의 우주 비행사가 탑승할 수 있게 될 것이라고 느꼈다.

소련군의 전략 미사일 부대는 군사적 효용이 거의 없는 정치적 동기의 프로젝트를 지원하는 것을 꺼렸지만, 코롤레프와 첼로메이 둘 다 달 임무를 추진했다.1961년부터 1964년 사이에 첼로메이의 덜 공격적인 제안은 받아들여졌고, 그의 UR-500과 LK-1의 개발은 비교적 높은 우선순위로 주어졌다.

Lunar N1 개발 시작

그 후 소련에서 로켓 엔진 설계에서 거의 독점적이었던 발렌틴 글루시코는 새롭게 확장된 N1 설계를 추진하기 위해 비대칭 디메틸히드라진(UDMH)과 질소 테트로옥시드(NO24) 추진제를 사용하는 RD-270 엔진을 제안했다.이 초강력 추진제는 접촉 시 발화하여 엔진의 복잡성을 줄여주어 글루시코의 기존 ICBM 엔진에 널리 사용되었으며, 풀플로우 스테이지 연소 사이클 RD-270은 프로그램 취소 전 테스트 중이었으며, UDM/H 사용에도 불구하고 가스 발생 사이클 Rocketdyne F-1보다 높은 비임펄스를 달성하였다.잠재적24 충격이 낮은 추진제는 없습니다.F-1 엔진은 당시 개발 5년차였고 여전히 연소 안정성 문제를 겪고 있었다.

글러시코는 미국의 타이탄 II GLV가 유사한 초강력 추진제를 사용하여 성공적으로 승무원을 비행시켰다고 지적했다.Korolev는 연료의 독성 물질과 그 배기가스가 승무원 우주 비행의 안전 위험을 나타내며 등유/LOX가 더 나은 해결책이라고 생각했습니다.연료 문제에 대한 Korolev와 Glushko 사이의 의견 차이는 결국 [12][13]진보를 방해하는 주요 이슈가 되었다.

1930년대 콜리마 굴라그 교도소에 수감된 책임을 묻는 코롤레프와 그의 능력 밖의 일에 대해 거만하고 독재적인 코롤레프에게 책임을 묻는 코롤레프 사이의 개인적인 문제가 작용했다.의견 차이는 Korolev와 Glushko의 의견 차이로 이어졌다.1962년, 분쟁 해결을 위한 위원회가 설치되었고 코롤레프와 합의하였다.글루시코는 LOX/케로센 엔진 및 일반 코롤레브에 대한 작업을 전면 거부했습니다.Korolev는 결국 포기하고 OKB-276 제트 엔진 설계자인 Nikolai Kuznetsov의 도움을 받기로 결정했고, Glushko는 매우 성공적인 프로톤, 제니트, 그리고 Energia 로켓을 만들기 위해 다른 로켓 설계자들과 함께 팀을 이루었다.

로켓 설계 경험이 한정되어 있던 쿠즈네초프는 NK-15로 대응했다. NK-15는 여러 가지 버전으로 다른 고도에 맞춰 제공될 것이다.필요한 추력량을 달성하기 위해 30대의 NK-15를 클러스터 구성으로 사용할 것을 제안했다.24개의 엔진으로 구성된 외측 링과 6개의 엔진으로 구성된 내측 링은 공극에 의해 분리되며, 부스터 상단 부근의 흡입구를 통해 공기 흐름이 공급됩니다.공기는 엔진 냉각뿐만 아니라 어느 정도의 추력 증가를 제공하기 위해 배기와 혼합됩니다.N1의 첫 번째 단계에 30개의 로켓 엔진 노즐을 배치한 것은 트로이덜 에어로스피크 엔진 시스템의 조잡한 버전을 만들기 위한 시도였을 수 있다. 보다 전통적인 에어로스피크 엔진도 연구되었다.

N1-L3 달 복합체

N-1/L3 달 탐사선

Korolev는 소유즈 7K-L3에 기반한 새로운 L3 달 패키지와 결합된 더 큰 N1을 제안했다.L3 복합 로켓단, 개조된 소유즈, 그리고 새로운 LK 달 착륙선은 달 착륙을 위해 단일 N1로 발사될 예정이었다.Chelomei는 이미 개발 중인 L1 우주선과 그의 설계국이 개발한 착륙선을 탑재한 UR-500에서 파생된 클러스터형 우주선으로 대응했다.Korolev의 제안은 1964년 8월에 수상자로 선정되었지만 Chelomei는 그의 달 주위 UR-500/L1 작업을 계속하도록 지시받았다.

흐루쇼프가 1964년 말 타도되면서 두 팀 간의 내분이 다시 시작됐다.1965년 10월, 소련 정부는 타협을 명령했다; 볼셰비키 혁명 50주년인 1967년 발사를 목표로 코롤레프의 소유스 우주선을 사용하여 달 주위를 도는 임무가 첼로메이 UR-500에 발사될 것이다.한편 Korolev는 원래의 N1-L3 제안을 계속할 것이다.Korolev는 분명히 논쟁에서 이겼지만, 존드와 마찬가지로 L1에 대한 작업은 계속되었습니다.

코롤레프는 1964년 달 주위를 도는 유인 우주 비행 임무를 위해 로비를 벌였지만 처음에는 거부당했지만 1967년 또는 [14]68년에 우주비행사를 달에 착륙시키는 것을 목표로 한 1964년 8월 3일 중앙 위원회의 결의로 통과되었다.

1966년 1월, 코롤레프는 가벼운 수술 합병증으로 사망했다.N1-L3에 대한 그의 작업은 코롤레프의 정치적 예리함이나 영향력을 갖지 못한 바실리 미신이 이어받았고, 그는 술고래로 유명했다.이러한 문제들은 결국 N1과 달 탐사선 전체의 취소에 기여했고, 4번의 연속 발사 실패와 함께 아무런 성공도 거두지 못했다.

N1 차량 일련 번호

1968년 9월 19일, 미국의 KH-8 Gambit 정찰 위성에 의해 촬영된 N1
  • N1 1L – 풀스케일 다이내믹 테스트 모델, 각 스테이지가 개별적으로 동적으로 테스트되었습니다.풀 N1 스택은 1/4 [15]스케일에서만 테스트되었습니다.
  • N1 2L (1M1)– 설비 시스템 로지스틱 테스트 및 트레이닝 차량(FSLT & TV). 1단계는 회색, 3단계는 회색-흰색, L3은 흰색으로 [16]도장되어 있습니다.
  • N1 3L – 최초 발사 시도, 엔진 화재, 12km 상공에서 폭발.
  • N1 4L – 블록 A LOX 탱크에 균열이 발생, 발사되지 않음, 블록 A의 부품은 다른 발사대에 사용됨, 나머지 기체 구조물은 [17]폐기됨.
  • N1 5L – 부분 도색 회색, 첫날 밤 발사, 발사 실패, 110 동쪽 패드 파괴.
  • N1 6L – 두 번째 패드 110 West에서 발사되어 롤 제어가 불충분하며 51초 후에 파괴됩니다.
  • N1 7L – 모두 흰색, 마지막 발사 시도. 40km(22nmi)에서 엔진 차단으로 인해 추진제 라인 해머링이 발생하여 연료 시스템이 파열되었습니다.
  • N1 8L 및 9L – 블록 A에 개량된 NK-33 엔진을 장착한 비행 준비 N1F는 프로그램이 취소되면서 폐기되었습니다.
  • N1 10L – 미완성, 8L 및 9L와 함께 폐기.

N1F

미신은 우주선이 즈베즈다 달 기지를 건설하는 데 사용될 것이라는 희망으로 유인 달 착륙 계획이 취소된 후에도 N1F 프로젝트를 계속했다.이 프로그램은 미신이 글루시코로 대체되면서 1974년에 종료되었다.당시 두 개의 N1F가 출시 준비를 하고 있었지만, 이러한 계획은 취소되었습니다.

비행 준비가 된 두 대의 N1F는 폐기되었고 그들의 유해는 수년 후에도 바이코누르 주변에서 발견되어 대피소와 창고로 사용될 수 있었다.지지자들은 소련의 실패한 달 시도를 은폐하기 위한 노력으로 의도적으로 해체되었다. 이 계획은 미국을 속여 인종이 진행 중이라고 생각하게 하기 위한 페이퍼 프로젝트라고 공개적으로 언급되었다.이 커버스토리는 glasnost까지 이어졌고, 그 때 나머지 하드웨어가 공개 전시되었습니다.

여파 및 엔진

이 프로그램은 신틴/LOX 추진제를 사용한 대형 발사체의 "불칸" 컨셉으로 이어졌으며, 이후 2, 3단계에서 LH2/LOX로 대체되었다."[18][19]불칸"은 1976년에 Energia/Buran 프로그램으로 대체되었습니다.

N1F를 위해 업그레이드된 엔진 중 약 150대가 파괴를 면했다.로켓은 전체적으로 신뢰성이 낮았지만 NK-33과 NK-43 엔진은 독립형 유닛으로 사용할 때 견고하고 신뢰성이 높다.1990년대 중반 러시아는 36개의 엔진을 110만 달러에 팔았고 새로운 엔진 생산 면허를 [20]미국 에어로젯 제너럴사에 팔았다.

미국의 Kistler Aerospace사는 상업적인 발사 서비스를 제공할 목적으로 이 엔진들을 새로운 로켓 설계에 포함시키는 작업을 했지만, 그 시도는 실패로 끝났다.에어로젯은 또한 NK-33을 개조하여 오비탈 사이언스의 안타레스 발사체에 추력 벡터 제어 기능을 포함시켰다.안타레스는 1단 추진에 이 개조된 AJ-26 엔진 중 2개를 사용했다.안타레스의 첫 4번의 발사는 성공적이었지만, 다섯 번째 발사에서 로켓은 발사 직후 폭발했다.Orbital에 의한 예비 고장 분석은 하나의 NK-33/AJ-26에서 터보펌프 고장 가능성을 지적했습니다.Aerojet의 이전 개조 및 테스트 프로그램 중 NK-33/AJ-26 엔진 문제(정적 테스트에서 엔진 두 개 고장, 테스트 스탠드에 큰 손상을 입힌 엔진 중 고장)와 이후 비행 중 고장을 고려할 때, 오비탈은 NK-33/AJ-26이 향후 [21]사용에 충분히 신뢰할 수 없다고 결정했다.

러시아에서는 N1 엔진이 2004년까지 사용되지 않았으며, 그 후 나머지 70여 개의 엔진이 새로운 로켓 디자인인 소유즈 [22][23]3에 통합되었다.2005년 현재, 그 프로젝트는 자금 부족으로 동결되었다.대신,[24] NK-33은 2013년 12월 28일 처음 발사된 소유즈 로켓의 가벼운 변형 1단에 통합되었다.

묘사

슈퍼헤비 리프트 발사체 비교.나열된 질량은 지구 저궤도에 대한 최대 적재량(미터톤 단위)입니다.
로켓단 구조(러시아어)

N1은 L3 탑재물에 105미터(344피트) 높이의 매우 큰 로켓이었다.N1-L3은 총 5단계로 구성되었다. 첫 번째 3단계(N1)는 낮은 지구 주차 궤도에 삽입하기 위한 것이고, 다른 2단계(L3)는 반달 주사 및 달 궤도 삽입을 위한 것이다.N1-L3의 중량은 2,750톤(6060,000파운드)이었다.하부 3단계는 바닥에서 [25]너비가 17미터(56피트)인 단일 좌판을 형성하도록 형성되었으며, L3 부분은 대부분 [26]원통형으로, 너비가 3.5미터(11피트)인 것으로 추정되는 장막 안으로 운반되었다.저단부의 원뿔 모양은 내부의 탱크 배치에 의한 것으로, 아래의 큰 액체 산소 탱크 위에 있는 작은 구형 등유 탱크가 배치되어 있습니다.

N1의 수명 동안, 원래의 설계에 사용된 엔진을 대체하기 위해 일련의 개선된 엔진이 도입되었습니다.결과적으로 수정된 N1은 N1F로 알려졌지만 프로젝트가 취소되기 전에는 비행하지 않았습니다.

블록 A 1단계

첫 번째 단계인 블록 A는 두 개의 링으로 배치된 30개의 NK-15 엔진으로 구동되었으며, 부스터의 바깥쪽 가장자리에 있는 24개의 메인 링과 약 절반 [27]직경의 내부 6개의 엔진으로 구성된 코어 추진 시스템으로 구성되었다.제어 시스템은 주로 피치 및 요용 외부 링 엔진의 차동 스로틀에 기초했습니다.코어 추진 시스템은 [28]제어에 사용되지 않았습니다.블록 A는 또한 4개의 그리드 핀을 포함했는데, 이것은 나중에 소련의 공대공 미사일 설계에 사용되었다.전체적으로 블록 A는 45,400 kN(1,200,000 lbf)의 추력을 발생시켰으며, 진정한 노바급 1단계로[29] 간주할 수 있었다(Nova는 추력 [30][31][32]범위 1,000만 ~ 2,000만 파운드의 매우 큰 부스터를 나타내기 위해 NASA가 사용한 이름이다).이는 토성 [33]V의 33,700 kN(7,600,000 lbf) 추력을 초과했다.

엔진 컨트롤 시스템

KORD(러시아어 약자 KOrd)는 러시아어로 "Control Raketnykh Dvigateley – 말 그대로 "Control (of)" Rocket Engines – 러시아어: к engines russian the the the the the the the the the the engines [34]engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines engines the the the engines engines engines engines the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the the theKORD 시스템은 24개 엔진의 외륜추력을 적절히 조절해 피치 및 요 자세 제어를 제어하고 서로 마주보고 있는 오작동 엔진도 정지시켰다.이는 외측 링에서 직경 반대되는 엔진의 피치 또는 요 모멘트를 부정하여 대칭 추력을 유지하기 위함이었다.블록 A는 2쌍의 마주보는 엔진 셧다운(26/30 엔진)으로 명목상 실행할 수 있습니다.불행하게도 KORD 시스템은 두 번째 [35]발사 동안 터보펌프 폭발과 같은 급발진 과정에 반응할 수 없었다.KORD 시스템의 결함으로 인해, 새로운 컴퓨터 시스템이 네 번째이자 마지막 발사를 위해 개발되었습니다.그 S-530 첫번째 소련 디지털 유도 및 통제 system,[36]지만 진, 본질적으로 단지 아날로그 엔진 제어 시스템과는 다르게, S-530은 발사 차량과 우주선에서 N12,1첫번째 3세인트의 엔진을 차지하는 블록 V3단계에 위치하고 제어 작업 감독했다나이s. 두 번째 S-530은 소유즈 LOK 명령 모듈에 위치하여 TLI에서 달 착륙 및 지구 [37][38]귀환에 이르는 나머지 임무에 대한 제어를 제공했습니다.

블록 B 2단계

두 번째 단계인 블록 B는 8개의 NK-15V 엔진이 단일 링에 배치되어 동력을 공급받았다.NK-15와 -15V의 주요 차이점은 엔진 벨과 에어 스타트 및 고공 성능을 위한 다양한 튜닝이었다.N1F 블록 B는 NK-15 엔진을 개량된 NK-43 엔진으로 교체했다.

블록 B는 마주보는 엔진 한 쌍(6/8 엔진)[35]의 셧다운에 견딜 수 있습니다.

블록 V 3단계

러시아 알파벳의 세 번째 글자인 블록 V는 네 개의 작은 NK-21 엔진을 사각에 장착했다.N1F 블록 V는 NK-21 엔진을 NK-31 엔진으로 교체했다.

블록 V는 엔진이 1개 정지하고 3개가 올바르게 [35]작동하면 작동할 수 있습니다.

개발상의 문제

연료와 산화제를 로켓 엔진의 클러스터 배열에 공급하기 위해 필요한 복잡한 배관은 취약했고 4번의 발사 실패 중 2번의 주요 요인이었다.N1의 바이코누르 발사단지는 대형 바지선으로 갈 수 없었다.철도로 수송하기 위해 모든 스테이지는 조각으로 나누어 발사장에서 조립해야 했다.

NK-15 엔진은 유압이나 기계적인 수단이 아닌 폭약식 방식으로 작동되는 다수의 밸브를 가지고 있었는데, 이는 경량화 조치였다.일단 닫히면 밸브를 다시 [39]열 수 없었다.즉, 블록 A의 엔진은 개별적으로만 시험 발사되며 30개의 엔진 클러스터 전체가 하나의 유닛으로 정적 시험 발사된 적이 없습니다.세르게이 흐루쇼프는 6개의 엔진 배치 중 2개만 테스트를 거쳤으며 실제 부스터에 사용하려는 장치는 아니라고 말했다.그 결과, Block A의 복잡하고 파괴적인 진동 모드(추진제 라인과 터빈을 찢는 것)와 배기 플룸 및 유체 동적 문제(차량 롤링, 진공 캐비테이션 및 기타 문제 발생)는 발견되지 않고 비행 [40]전에 해결되었다.블록 B와 V는 완전한 단위로 정적 테스트 실행되었습니다.

N1은 기술적 어려움과 종합적인 시험 캠페인을 위한 자금 부족으로 인해 시험 비행을 끝내지 못했다.12회의 시험 비행이 계획되었고, 4회만 비행했다.4번의 미발사 모두 1단계 분리 이전에 실패로 끝났다.가장 긴 비행은 1단계 분리 직전인 107초 동안 지속됐다.1969년, 1971년, 1972년 두 번의 시험 발사가 있었다.

토성 V와의 비교

상세정보: 새턴 V
미국의 새턴 V 로켓(왼쪽)과 소련의 N1/L3의 비교.주의: 맨 아래에 있는 사람이 스케일을 나타냅니다.

105미터(344피트)에서 N1-L3는 미국의 아폴로-토성 V(111미터, 363피트)보다 약간 짧았다.N-1은 전체 직경은 작지만 최대 직경은 더 컸다(17m/56ft 대 10m/33ft).N1은 토성 V의 상응하는 단계보다 처음 세 단계 각각에서 더 많은 추력을 만들어냈다.N1-L3는 처음 4단계에서 토성 V가 3단계에서 했던 것보다 더 많은 총 임펄스를 생성했습니다(아래 표 참조).

N1은 약 95t(209,000lb)의 L3 페이로드(payload)를 지구 [41]저궤도에 배치하기 위한 것이며, L3 복합체에 포함된 4단계는 23.5t(52,000lb)를 달 궤도에 배치하기 위한 것이었다.이에 비해, 새턴 V는 약 45t(100,000파운드)의 아폴로 우주선과 S-IVB 3단계에 남아 있는 약 74.4t(164,100파운드)의 연료를 유사한 지구 주차 궤도에 반달 주입하기 위해 배치했다.

N1은 3단 모두 등유 기반 로켓 연료를 사용했고, 새턴 V는 액체 수소를 사용해 2, 3단 연료로 사용했는데, 이는 높은 비충동으로 인해 전반적인 성능 우위를 보였다.N1은 또한 대략 원추형 외피 아래에 구형 추진제 탱크를 사용하여 사용 가능한 추진제 부피를 낭비한 반면, 새턴 V는 캡슐 모양의 수소와 산소 탱크를 수용하기 위해 사용 가능한 원통형 피부 부피의 대부분을 사용했으며,[citation needed] 2단계와 3단계에서는 탱크 사이에 공통 격벽이 있었다.

N1-L3는 3단 총 임펄스의 9.3%, 4단 총 임펄스의 3.1%만 반달 페이로드 모멘텀으로 변환할 수 있었다(토성 V는 6.2%).

케네디 우주센터 발사단지와 달리 N1의 바이코누르 발사단지는 대형 바지선으로 갈 수 없었다.철도로 수송하기 위해 모든 스테이지는 조각으로 나누어 발사장에서 조립해야 했다.이는 테스트의 어려움으로 이어져 N1의 실패의 원인이 되었다.

Saturn V는 또한 두 번의 개발 및 11번의 운용 발사에서 단 한 번의 페이로드도 잃지 않았으며, 네 번의 N1 개발 발사는 모두 실패하여 두 번의 페이로드 손실이 발생했다.

아폴로-토성[42] 5호 N1-L3
직경, 최대 10 m(33 피트) 17 m (56 피트)
페이로드가 없는 높이 111 m (363 피트) 105 m (344 피트)
총중량 2,938 t (6,478,000 lb) 2,750 t (6,060,000 lb)[30]
제1단계 S-IC 블록 A
스러스트, SL 33,000 kN (7,500,000 lbf) 45,400 kN (1,200,000 lbf)[30][31]
굽는 시간 168초 125초
제2단계 S-II 블락비
스러스트, vac 5,141 kN (1,155,800 lbf) 14,040 kN (3,160,000 lbf)
굽는 시간 384초 120초
궤도 삽입 단계 S-IVB(번 1) 블록 V
스러스트, vac 901 kN (202,600 lbf) 1,610 kN (360,000 lbf)
굽는 시간 147초 370초
토탈[Note 1] 임펄스 7,711,000kW톤/초(1,733,600,000파운드/초) 7,956,000kwton/seconds (1,789,000,000파운드/초
궤도 페이로드 120,200 kg (264,900파운드)[Note 2] 95,000 kg (139,000파운드)
분사 속도 7,793 m/s (25,568 ft/s) 7,793 m/s (25,570 ft/s)[Note 3]
페이로드 모멘텀 936,300,000kg/초 (210,500,000슬래그/초) 740,30,000kg/초 (120,440,000슬래그/초)
추진 효율 12.14% 9.31%
지구 출발 단계 S-IVB(2번) 블록 G
스러스트, vac 895 kN (201,100 lbf) 446 kN (100,000 lbf)
굽는 시간 347초 443초
토탈[Note 1] 임펄스 8,022,000kW톤/초(1,803,400,000파운드/초) 8,133,000kwton/seconds (1,833,000파운드/seconds
월경 페이로드 45,690 kg (100,740파운드) 23,500 kg (51,800파운드)
분사 속도 10,834 m/s (35,545 ft/s) 10,834 m/s (35,540 ft/s)[Note 3]
페이로드 모멘텀 495,000kg/초 (140,000슬래그/초) 254,600,000kg/초(57,240,000slug/초)
추진 효율 6.17% 3.12%

기동 이력

편명 날짜(UTC) 발사장소 시리얼 번호 페이로드 결과 언급
1 1969년 2월 21일
09:18:07		 바이코누르 사이트 110/38 3L 존드 L1S-1 실패.
2 1969년 7월 3일
20:18:32		 바이코누르 사이트 110/38 5L 존드 L1S-2 실패. 동쪽 110 발사대 파괴
3 1971년 6월 26일
23:15:08		 바이코누르 사이트 110/37 6리터 소유즈 7K-L1E No.1 실패.
4 1972년 11월 23일
06:11:55		 바이코누르 사이트 110/37 7L 소유즈 7K-LOK No.1 실패.

첫 번째 장애, 시리얼 3L

1969년 2월 21일: 일련번호 3L - 존드 L1S-1(소유즈 7K-L1S(존드-M)) 소유즈 7K-L1 "존드" 우주선 개조.

출시 몇 초 후 과도 전압으로 인해 KORD는 엔진 #12를 셧다운했습니다.이 사건 이후 KORD는 24번 엔진을 정지시켜 대칭 추력을 유지했다.T+6초 후 #2 엔진의 pogo 진동이 마운트에서 여러 개의 구성 요소를 찢고 추진제 누출을 시작했습니다.T+25초 후, 진동이 더해져 연료 라인이 파열되어 RP-1이 부스터의 후미 부분으로 유출되었습니다.누출되는 가스와 접촉했을 때 불이 붙기 시작했다.그 후, 불은 전원의 배선을 통해 타버렸고, 센서에 의해 감지되어 KORD에 의해 터보펌프의 가압 문제로 해석되었다.KORD는 T+68초 만에 1단계 전체를 종료하는 일반 명령을 내렸다.이 신호는 또한 2단계와 3단계까지 전송되어 "잠금"되고 엔진을 시동하기 위해 수동 지상 명령이 전송되는 것을 막았습니다.원격측정 결과 N-1의 발전기는 T+183초의 접지 충격까지 계속 작동했다.

조사관들은 발사대에서 52킬로미터 떨어진 곳에서 로켓의 잔해를 발견했다.바실리 미신은 30개의 엔진이 동시에 정지되는 다른 이유를 생각할 수 없었기 때문에 처음에는 발전기의 고장을 원인으로 지목했지만, 이는 원격 측정 데이터와 추락 현장에서 발전기의 복구에 의해 곧 반증되었다.그들은 양호한 상태로 살아남아 Istra 공장으로 반송되었고, 그곳에서 그들은 정비되었고 벤치 테스트에서 아무 문제 없이 일했다.조사단은 KORD 시스템이 정지하지 않았다면 불타는 1단 비행을 계속할 수 있었는지에 대해서는 추측하지 않았다.

KORD는 많은 심각한 설계 결함들과 제대로 프로그래밍되지 않은 논리들을 가지고 있는 것으로 밝혀졌다.예상치 못한 결함 중 하나는 1000Hz라는 작동 주파수가 추진장치에 의해 발생하는 진동과 완전히 일치한 것으로, 발사 시 엔진 #12의 셧다운이 밸브를 열어 인접한 배선에 고주파 진동을 발생시킨 것으로 추정됐다.d 엔진의 터보펌프에서 과속 조건이어야 한다.Engine #12의 배선은 길이 때문에 이 영향에 특히 취약한 것으로 생각되었지만 다른 엔진의 배선은 유사한 배선으로 영향을 받지 않았습니다.또한 시스템의 작동 전압이 공칭 15V가 아닌 25V로 증가했습니다.제어 배선을 재배치하고 내화를 위해 석면으로 코팅했으며 작동 빈도가 변경되었습니다.[43][44]발사 탈출 시스템이 작동되어 제대로 작동하여 우주선의 실물모형을 살렸다.그 이후의 모든 비행은 [45][46]모든 엔진 옆에 프레온 소화기를 설치했다.세르게이 아파나시예프에 따르면, 후속 조사에서 [47][48]밝혀진 바와 같이 블록 A의 30개 엔진 클러스터를 모두 정지하라는 명령어의 논리는 정확하지 않았다.

두 번째 장애, 시리얼 5L

일련 번호 5L – 달 궤도 및 근접 통과를 위한 존드 L1S-2 및 승무원 착륙 지점의 의도된 사진.

두 번째 N-1은 1969년 7월 3일 발사되어 개량된 L1 Zond 우주선과 실시간 탈출 타워를 탑재했다.보리스 체르톡은 질량 모형 달 착륙선도 운반했다고 주장했지만, 대부분의 출처는 L1S-2와 부스트 스테이지만 N-1 5L에 탑승한 것으로 보고 있다.발사는 모스크바 시간으로 23시 18분에 이루어졌다.잠시 동안, 로켓은 밤하늘로 날아올랐다.탑을 벗어나자마자 섬광이 보였고 1단 바닥에서 파편이 떨어지는 것을 볼 수 있었다.엔진 #18을 제외한 모든 엔진은 즉시 정지됩니다.이로 인해 N-1은 45도 각도로 기울어져 [49]발사대 110동쪽으로 떨어졌다.약 2300톤에 달하는 추진체가 탑재된 거대한 폭발과 충격파를 일으켜 발사장 곳곳의 창문을 산산조각 냈고 폭발 중심에서 10킬로미터(6마일) 떨어진 곳까지 파편이 날아갔다.발사대원들은 사고 발생 후 30분 후에 밖에 나갈 수 있었고 하늘에서 아직도 비가 내리는 미연소 연료 방울과 마주쳤다.N-1의 추진제 하중의 대부분은 사고로 소모되지 않았고, 연소된 것의 대부분은 로켓의 1단계에 있었다.그러나 연료와 LOX를 혼합하여 폭발성 겔을 형성하는 최악의 시나리오는 발생하지 않았다.이후 조사 결과 로켓에 탑재된 추진체의 최대 85%가 폭발하지 않아 [50]폭발력이 줄어든 것으로 드러났다.엔진 정지 순간(T+15초) 발사 탈출 시스템이 작동해 2.0km 떨어진 안전한 곳으로 L1S-2 캡슐을 끌어올렸다.패드를 사용한 충격은 T+23초에 발생했습니다.Launch Complex 110 East는 콘크리트 패드가 함몰되고 조명탑 중 하나가 쓰러져 스스로 비틀리는 등 폭발로 완전히 평평해졌다.파괴에도 불구하고 대부분의 원격 측정 테이프는 잔해 현장에서 온전한 상태로 발견되어 조사되었다.

발사 직전 8번 엔진의 LOX 터보펌프가 폭발했습니다(펌프가 잔해에서 회수되어 화재 및 녹은 흔적이 발견되었습니다).이로 인해 발생한 충격파는 주변 추진체 라인을 절단하고 연료 누출로 인한 화재를 일으켰다.이 화재로 스러스트[51] 부분의 다양한 부품이 손상되어 T+10초에서 T+12초 사이에 엔진이 서서히 정지되었습니다.KORD는 #7, #19, #20, #21 엔진을 이상 압력과 펌프 속도를 감지한 후 정지시켰다.텔레메트리에서는 무엇이 다른 엔진을 정지시켰는지에 대한 어떠한 설명도 제공하지 않았다.부스터를 45도 이상 기울게 한 엔진 #18은 충격이 있을 때까지 작동을 계속했지만, 엔지니어는 이에 대해 만족스럽게 설명할 수 없었습니다.8번 터보펌프가 폭발한 이유는 정확히 밝혀지지 않았다.작동 이론은 압력 센서의 일부가 분리되어 펌프에 박혔거나, 임펠러 블레이드가 금속 케이스에 마찰되어 LOX에 점화되는 마찰 스파크가 발생했다는 것입니다.#8 엔진은 셧다운 전에 불규칙하게 작동했으며 압력 센서가 펌프에서 "믿을 수 없는 힘"을 감지했습니다.바실리 미신은 펌프 로터가 분해됐다고 믿었지만 쿠즈네초프는 NK-15 엔진은 전혀 흠잡을 데가 없다고 주장했고 2년 전 쿠즈네초프의 엔진 사용을 옹호했던 미신은 공개적으로 나와 그에게 이의를 제기할 수 없었다.쿠즈네초프는 비행 후 조사위원회에서 엔진 고장의 원인을 "이물질의 소화불량"으로 판정하는 데 성공했다.바이코누르 발사시설 책임자인 블라디미르 바르민도 KORD가 1520초 동안 잠가져 있어 부스터가 패드 [52][53]영역을 벗어날 때까지 정지 명령이 내려지는 것을 막아야 한다고 주장했다.파괴된 단지는 미국 인공위성에 의해 촬영되었으며, 소련이 [46]달 로켓을 만들고 있다는 것을 보여주었다.이 비행 후, 연료 필터가 최신 [46]기종에 장착되었습니다.발사대를 재건하는 데도 18개월이 걸렸고 발사도 지연됐다.폭발은 이날 저녁 [54]레닌스크에서 35km(22마일) 떨어진 곳에서 목격됐다.

세 번째 장애, 시리얼 6L

1971년 6월 26일 : 일련번호 6L – 더미 소유스 7K-LOK (소유스 7K-L1E No.1) 및 더미 LK 모듈 우주선

이륙 직후, 블록 A의 밑부분(1단계)에서 예기치 않은 에드와 역류 때문에, N-1은 제어 시스템이 보정할 수 없는 제어되지 않은 롤링 현상을 경험했다.KORD 컴퓨터는 이상 상황을 감지하고 셧다운 명령을 1단계로 보냈으나, 위에서 설명한 것처럼 발사 50초 전까지 이를 방지하도록 유도 프로그램을 수정했다.처음에는 초당 6°였던 롤이 빠르게 가속되기 시작했습니다.T+39초에는 부스터가 초당 거의 40°로 롤링하여 관성 안내 시스템이 짐벌 잠금으로 전환되고 T+48초에는 차량이 구조 부하에서 분해되었습니다.2단계와 3단계 사이의 트러스는 꼬여 있고, 후자는 스택에서 분리되어 있으며, T+50초 후에 1단계에 대한 차단 명령이 차단 해제되고 엔진이 즉시 정지되었습니다.위 단계들은 발사 단지로부터 약 7킬로미터(4마일) 떨어진 곳에 충돌했다.엔진이 꺼졌음에도 불구하고, 1, 2단계는 발사 단지에서 약 15킬로미터(9마일) 떨어진 지구에 떨어져 스텝에 [55]있는 15미터 깊이의 분화구를 폭파하기 전까지 어느 정도 거리를 이동할 수 있는 충분한 운동량을 가지고 있었다.이 N1에는 구조 시스템이 없는 더미 상부 단계가 있었다.다음 마지막 차량에는 전용 엔진이 장착된 훨씬 더 강력한 안정화 시스템이 있습니다(이전 버전에서는 주 엔진에서 배기가스를 유도하여 안정화되었습니다).엔진 컨트롤 시스템도 재작업하여 센서 수를 700개에서 13,[46][56]000개로 늘립니다.

4번째 장애, 시리얼 7L

1972년 11월 23일 : 일련번호 7L - 일반 소유스 7K-LOK (소유스 7K-LOK No.1) 및 달 근접 비행용 더미 LK 모듈 우주선

출발과 이륙이 잘 되었다.T+90초에는 부스터의 구조적 스트레스를 줄이기 위해 코어 추진 시스템(6개 중앙 엔진)의 프로그램 정지가 수행되었다.6개의 엔진이 갑자기 정지했을 때 유압 충격파에 의한 과도한 동적 부하로 인해 노심 추진 시스템에 연료와 산화제를 공급하기 위한 라인이 파열되고 부스터의 보트에서 화재가 발생했으며 4번 엔진이 폭발했다.첫 번째 스테이지가 T+107초부터 끊어져 모든 원격측정 데이터가 T+110초부터 정지되었습니다.발사 탈출 시스템이 작동하여 소유즈 7K-LOK를 안전한 곳으로 끌어당겼다.상층부는 스택에서 튀어나와 스텝으로 추락했다.조사 결과 엔진이 갑자기 정지하면서 공급 파이프의 유체 기둥에 변동이 생겨 연료와 산화제가 파열되고 정지된 엔진 위에 쏟아졌지만 여전히 뜨거운 것으로 드러났다.#4 엔진 터보펌프의 고장도 의심되었습니다.T+125초에 분리되기 불과 15초 전에 실패했고 사이클로그램에 따르면 [57][58][59]공칭 연소시간인 110초에 도달했기 때문에 지상 관제사들이 수동 명령을 내려 1단을 투하하고 2단 분해를 조기에 시작했더라면 발사를 회수할 수 있었을 것으로 추정됐다.

5차 발사 취소

차량 일련 번호 8L는 1974년 8월에 작성되었습니다.그것은 일반 7K-LOK 소유즈 7K-LOK와 L3 달 탐사 단지의 일반 LK 모듈-우주선을 포함했다.그것은 미래의 승무원 임무에 대비하기 위해 달 근처와 무인 착륙을 위한 것이었다.1974년 5월 N1-L3 프로그램이 취소되면서 이번 발사는 이뤄지지 않았다.[60][61]

L3 명칭의 혼선

러시아 온라인 정보원들 사이에서는 "Z"를 뜻하는 키릴 문자 Ze와 숫자 "3"이 유사하기 때문에 N1-L3(러시아어: н1-33)가 의도된 것인지에 대해 혼동을 빚고 있다.같은 러시아 웹사이트(또는 같은 기사)[43] 내에서 두 가지 양식이 모두 사용될 수 있습니다.영어 소스에서는 N1-L3만을 참조합니다.정확한 명칭은 L3로, 소련의 달 탐사 5개 분야 중 하나를 나타냅니다.1단계(δ1)는 유인 달 둘레 비행(존드 프로그램에서 부분적으로 실현됨)으로 계획되었고, 2단계(δ2)는 무인 달 탐사선(Lunokhod에서 실현됨)이었고, 3단계(δ3)는 유인 달 착륙이었고, 4단계(δ4)는 5단계 달 궤도로 개념화되었다.3-5명의 [62][63]승무원을 지원하는 로버입니다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

  1. ^ 아폴로 명령 및 서비스 모듈의 엔진과 유사하지만 발사체의 일부로 취급되는 "5단계"
  1. ^ a b 고도에 따라 1단계 추력 증가를 무시합니다.
  2. ^ 접지 이탈 연료 질량 포함
  3. ^ a b Saturn V 값과 동일하다고 가정합니다.

레퍼런스

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참고 문헌

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외부 링크

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