土星五号是50年前的产物,为何其它国家还没搞出与土星五号性能相当的火箭?

历史的不一定是落后的。某些历史产物,因其所处的特定历史时期,为实现某一特定用途而研发,从而成为当时集尖端科技、巨额资金、人力物力于一体的神器,它们自身所蕴含的科技成果,即使放在当今社会,往往也会遥遥领先。比如,隋唐时期的铁臂弓、古希腊的攻城槌,这些冷兵器时代的尖端科技装备,完全可以让当代科学家一筹莫展、难以仿制。

与之相仿,土星五号也是一款特定历史时期的尖端科技装备。要知道,它诞生于冷战时期美、苏对抗的白热化阶段,美国凭借着“回形针行动”抢来的1600多名顶尖科学家,在天体物理学、空间探测技术等领域占据着世界制高点。1961年6年,总统肯尼迪发誓要举全国之力、赶在苏联人之前完成登月计划,斥巨资64亿美元启动土星五号研发项目,并指定由最杰出的德裔火箭工程师冯?布劳恩担任阿波罗计划动力系统的总设计师。

土星五号项目,就是在美苏争霸的特殊背景下,为了实现带有浓厚政治色彩的人工登月计划而仓促上马的。无论是立项背景、研发目标,还是经费标准、人才队伍,从任何一个方面来看,都是当今世界各国所难以复制的,所以才会成为运载火箭领域历经50年、至今仍无法超越的传说。

当今世界各国之所以搞不出可与土星五号相匹敌的火箭,其主要原因有以下三点:

智慧高度难以企及

土星五号堪称人类火箭技术发展史上至高无上的巅峰,其近地轨道运载能力高达118吨;相比之下,我国目前推力最大的运载火箭长征五号,其近地轨道运载能力却仅为25吨,而且研发时间比前者晚了50年。土星五号部件中,最令人称奇的是F-1发动机,仍然是有史以来最强大的单燃烧液体推进火箭发动机,仅以5部F-1,就可以把重达3038吨的火箭送上太空;与土星五号重量相当的苏联N-1型运载火箭,则需要并联30部火箭发动机才能完成发射。

土星五号的优异性能,得益于当时世界上最顶尖的科学家集中致力于火箭技术领域,这是由冷战时期的战略需求所决定的。当今时代,火箭技术领域不再是各国科技界相互争夺的制高点,由于该领域不能吸纳目前最顶尖的科学家,自然无法达到当年土星五号研发团队的智慧高度。

研发需求发生变化

土星五号当时所面临的研发需求是,美国人要想完成阿波罗登月计划,就必须首先把重达100吨的载人飞船送上近地轨道,这意味着这款巨无霸级火箭必须具备100吨以上的近地轨道运载能力,如此高的技术门槛,只有以冯?布劳恩为代表的顶尖科学家才有可能迈过。1967年11月9日,土星五号发射成功后,苏联人为了赶超美国,使用N-1火箭实施登月,结果连续4次出现升空后爆炸的严重失利,最后只好放弃登月计划,转而发展载人空间站。

当今时代,人类对外太空的开发利用不再热衷于搞载人登月,而是竞相发展太空航天器、人造卫星及空间站,火箭只需具备十几吨甚至几吨的运载能力,就可以把人造卫星或空间站送上外太空,于是,世界各国自然也就没有必要去研发与土星五号性能相当的大推力火箭。

投资成本无法承担

土星五号的研发费用是64亿美元,如果考虑美元贬值因素,上世纪60年代的64亿美元约等于目前的550亿美元,几乎相当于一个中等发达国家全年军费开支总额。放着常规战争所急需的飞机、坦克、军舰不去发展,却投入全部军费用于研发一支火箭,这对于任何一个国家来说,都是不可想象的。

况且,土星五号自1962年立项,至1970年停产,全美共有上万家公司和几十万科技人员参与其中,整个阿波罗计划总耗资240亿美元,约占当时美国年度军费开支的一半。如果把当时的240美元换算成目前的美元金额,绝对是当今大多数国家无力承担的一笔天价军费。

对于这个问题,我们应该从两方面来考虑,第1个需要考虑的问题是技术层面,第2个需要考虑的问题则是有没有必要?

不可否认的是,即使我们中国航天发展到今天,也没有能够生产出来像土星5号那样巨大推力的火箭,这主要是因为在航天发动机领域,我们还没有生产出能够有那么大推力比重的机器。毕竟在这方面我们与美国相差的距离并不是一年两年,虽然现在我们的科学技术在日新月异的快速往前跑着,但是对局要赶上,或者是超越美国上个世纪某些高级技术领域的水平,还是需要一定的时间和技术人员的积累的。

另外还有一个成本问题,土星5号确实比较的优秀,但是这样的一艘火箭只是用来完成登月,而且在平时它的生产制造和维护的成本也是高的可怕,据说一艘土星5号火箭整体的费用下来已经可以搞一艘航空母舰了,这样的成本即便是美国,也不是可以轻易承受得了的,再加上现在无论是美国还是我国,并没有非常急迫的登陆月球的需求,所以像是土星5号这种超级火箭我们其实并没有全力的进行研制,因为在一些发展方向上,我们与美国还是有着很大的不同之处的。

土星五号图纸没有了,原型没有了,谁来证明它不是骗局?美国五十年前的火箭制造技术,比现在还先进?而且当时的计算机技术,一大屋子计算机,计算效率,只相当于现在的一部手机。美国是不是牛吹得太大,自己解释不了了?国人不要盲目崇拜美国,都是人不会差距那么大的。美国星球大战计划,忽悠前苏联,很成功的。美国并不值得相信。

火箭技术了解不多,也没有具体数据,不敢妄言,但有几点认为应该是原因之一:

第一,技术。大推力火箭 绝不是按比例放大、多加燃料那么简单,需要材料,燃料,结构,系统等等各个方面的全面体系配套,俄罗斯同期也有大推力火箭计划,但没有成功,应该是某些技术存在瓶颈没有突破。

第二,经济。或者说效费比。这么大的系统工程,没有庞大的资金支持是不可想象的,美国经济实力首屈一指,可以说是不惜代价,攻下来这种火箭,但换到其他国家如英法等,就很难有这样的财力来支持研发。即使财大气粗如美国也难以为继,转而开发可重复利用的航天飞机,试图降低单次发射费用。当然后来实际没有降低多少,又是另外一回事了。

第三,需求。当年美苏争霸,航天领域是竞争的重点方向之一,双方无论从政治上还是军事上,压倒对方都成为迫切的实际需求,因而都不遗余力开展超大型火箭研制。冷战后这一需求不再存在,仅仅从科技进步的角度,大概还不足以吸引后来国家在这个方面寻求突破,因此即使美国也停止了进一步开发,转而利用现有的成熟技术,避免全新开发中的诸多难点,既能够满足绝大多数需求,也避免了巨额投入。感觉还有一点,就是多次分散发射,在太空中利用交汇对接技术不断组装扩充,也能达到大体积重载荷的最后效果,那些空间站大部分就是这样一点点慢慢攒起来的。

总结一句话就是,既难搞,也没钱,还没必要,搞出来用又还不大(当前阶段),搞它干啥?当然,以后随着太空技术不断进步,太空探索也步步深入,大推力火箭仍会有很大需求,到那时,相信会有更强大的火箭问世。


在20世纪60年代末和70年代初,美国运载火箭超过了苏联,实现了一系列载人登月。土星五号火箭重新定义了什么是“巨型火箭”,它有110米高,从第一级五台巨大的F-1煤油发动机喷口中产生了34兆牛顿的推力。 当时,F-1是有史以来建造的最大和最强大的液体燃料发动机。即使在今天,它的设计仍然是无与伦比的。土星五号第一级的功率输出是60千兆瓦,这正好与英国的高峰电力需求接近。

尽管土星五号取得了惊人的成功,但阿波罗计划结束后,美国宇航局的方向发生了转变。空间运输系统——航天飞机及其相关硬件——被设计成了完全不同的引擎。三十年来,美国宇航局的宇航员乘坐使用RS-25液体氢动力发动机和固体推进剂助推器的航天飞机进入轨道。随着航天飞机的停飞,美国宇航局目前正与俄罗斯人一起搭乘太空飞船。 最接近土星五号的是苏联N1运载火箭,发射了四次,每次都爆炸,几乎都是因为管理N1 火箭第一级火箭30台发动机的复杂系统出现故障。

相比之下,土星五号有一系列完美的成功发射,从来没有遇到足以引发中止的问题或失败。 尽管F-1是最大最强大的单室液体燃料火箭发动机,它的功率超过了苏联的两种火箭发动机,RD-170发动机(仅用于的两次发射能源火箭)及其RD-171(用于泽尼特火箭)都产生更大的推力,但苏联无法克服在一个大火箭的喷嘴里燃烧不稳定性的问题。燃烧不稳定性是燃烧推进剂被泵入喷嘴时产生涡流的趋势。

美国宇航局最终在F-1上开发了一系列挡板来抑制它的不稳定性。苏联选择解决这个问题,在研发-170上安装了四个独立的喷嘴,而不是一个大喷嘴,让RD-170和-171看起来像是四个独立的引擎。 这种变通办法并不是因为苏联人缺少工程师或科学家,苏联太空计划充满了才华横溢的人才,而是因为苏联太空计划的各个火箭设计局在其存在的大部分时间里陷入了两个主要设计师之间的指挥和领导的推拉之战:谢尔盖·科罗廖夫和瓦伦汀·格鲁什科。科罗廖夫青睐低温燃料火箭,格鲁什科喜欢固体推进剂火箭。苏联火箭战略的这种分裂消耗了资源,阻止了苏联工程人才的全部力量专注于这两者,并最终阻碍了他们的火箭计划。

尺有所长,寸有所短。谢谢组织的遨请!

当时美苏两个超级大国在进行军备竞赛,土星五号Saturn V是美国为阿波罗登月计划特别研制的超重型运载火箭,近地轨道运载能力超过100吨,大约是刚刚发射成功的猎鹰重型运载火箭的两倍,因此才有足够的推力将登月飞船送上地月转移轨道。当时美国和苏联处在冷战状态,为了取得航天技术上的绝对领先,实现率先登月的目标,美国政府投入了大量的人力,物力和财力研发了土星五号运载火箭。在推力和运载能力上,连美国目前最强的猎鹰重型火箭都无法与之相比(”据报道,猎鹰重型高70米, 宽12.2米,两级推进,两个助推器,总重1420吨,起飞推力约2270吨,确实是个大块头。不过,有媒体说它是“至今为止最重型的火箭”就言过其实了。美国宇航局NASA在50多年前就成功发射的,高110米、重3038吨、总推力3408吨的“土星5号”笑而不语”)。总之,那是一个特殊时代的产物。美国宇航局正在规划的重型火箭和中国未来的长征九号可能达到或赶超它。其他国家基本不具备赶超的技术和财力,再说也没必要。

时代背景下任何产物的出现,需要考虑三个因素:技术背景、经济因素与政治需要。

1.技术背景

土星五号的技术水平有多高?虽然现在依然还有很多质疑美国登月是否真实存在的声音,其中最大的疑点就是土星5号火箭技术水平究竟有多高,这样的火箭是否真实存在。但从现有官方的数据分析来看,土星五号可以说是当时划时代的技术产品,即使放在现在,也没有哪个国家能够超越,连美国自己也不行。

下表是土星五号的技术参数列表:

土星五号的技术参数

土星五号近地轨道运载能力为119000千克,月球轨道运载能力为45000千克,它的推力最大高达3408吨。单纯这样看好像没感觉,不妨和中国当前最先进的长征五号比较一下:

长征五号的地球同步转移轨道和近地轨道运载能力将分别达到13吨、23吨 。光以近地运载能力计算,长征五号的运载能力几乎只有土星五号的五分之一。中国的火箭技术要达到土星五号的水平,还要在长五的基础上持续发展,或许会在长八或长九左右才能达到这样的运载能力。

土星五号从1962年开始研制,共发射了17次,成功率达到100%,无一失败记录,这样的新技术背景下的高科技产品100%的成功率,是十分罕见的。

可以说土星5号确实当前人类文明发展过程中最先进的火箭之一,其设计之合理,工艺之先进,安排之科学,值得我们认真研究学习。只有正视差距,才能最终追赶上并超越他们。

2.经济因素

研制火箭自然烧钱,而且是很疯狂地烧钱。土星5号比以往任何科技产品都烧钱。以当时的物价水平计算,土星五号研发的总费用是64亿美元。而在1966年,美国国防部一年的拨款才600多亿,而整个阿波罗计划共耗资约240亿美元,相当于一个太空计划,就占了约一半左右的国防预算。那么美国的海军、陆军以及其它武器采购只能共分另外可怜的一半了。

土星5号发射阿波罗

土星五号一枚的造价,换算成现在,相当于32亿美元。要知道最贵的德尔塔四型也才2.6亿美元,两者相关几十倍,没有哪个国家能长期支撑这样的制造费用。

以土星5号整个周期计算,相当于每发射一次,就烧掉了一艘航母,仅实验初期,打了5发试验火箭,就等于一下子5艘航母没了。整个土星五号经费相当于现在的1500亿美元。

当然,如果以现在的各个国家经济实力计算,要短期内制造出类似土星五号这样的贵的离谱的航天器,自然并非不可能。美国最新航母福特号的造价高达140亿美元。这就涉及到另一个政治因素了。

土星五号火箭一角

可以说,经济因素是决定美国在当时能够领先苏联一步登陆月球的最大因素。

3.政治环境

事实上,最终决定能否要造土星5号这样的航天器,还要看政治因素影响下的决策。

上世纪八十年代,以美国为首的北约集团和以苏联为首的华约集团展开了大规模的军备竞赛。军备竞赛的核心是两个,一是核弹头和洲际导弹系统,二是太空军备。

而在初期,也就是在1957年10月4日,苏联人发射的第一颗人造卫星(代号为Sputnik-1)成功升空,11月3日又发射了第二颗人造卫星。而美国直到12月6日才用“先锋”号火箭发射了一颗人造卫星,而且没有成功。人造卫星发射能力本质上和洲际导航能力是相通的。一时之间,“苏联已经具备了直接攻击美国本土的能力”瞬间点燃了全美国人的危机感。

待发射的土星五号

据说,当时美国“先锋号”火箭发射失败时,观看电视直播的美国人全部目瞪口呆,华尔街一片恐慌,股市崩盘,美国人似乎感觉来到了“亡国”前夜,美国总统开始受到了广泛的质疑。

在当时苏联核武器威胁的阴影下,全美国人迅速团结了起来,开始要不惜一切代价,也不考虑花费成本的要抢在苏联人前面扳回一局,重塑美国的战略环境。

土星5号号和登月计划就是在这样的政治环境下产生的。

如果不是美苏争霸的政治环境,没有哪一个美国总统能动员和调动这么多的组织和机构,花费如此巨大的财力去完成土星5号这样的事情。或许,可以说是美苏争霸成就肯尼迪总统成为美国最伟大的总统之一。

综合以上所述,土星五号虽然是50年前的产物,有它在当时的巨大科技先进性,但更有当时的政治环境与经济因素决定了它出现的历史必然性。

随着时代的发展,土星5号已经成为历史,重造它没有任何意义。而与土星5号相当技术水平的航空航天器,一定会再次出现。

众所周知,造火箭最大的难点就是要提升运载能力,美国阿波罗计划所用的土星5号火箭,起飞重量将近3000吨,而中国的长征五号只有800多吨。另外,土星5号运载火箭在阿波罗计划期间有着完美的表现,共有9枚土星5号将载人的“阿波罗”号宇宙飞船送上月球轨道。从这两点来看土星五号确实很牛!

但是,在那个年代,除了美国,另一个国家也在竞争载人登月,那就是苏联。苏联为了登月也搞出了可以匹敌土星5号的N1运载火箭!

前苏联N1运载火箭,用来将宇航员送到月球,1959开始研发,第一级使用30台NK-15发动机(外环24台、内环6台),高105米,在高度、质量和有效负载上仅次于世界第一的土星五号。可惜,由于四次发射试验都失败了,再加上资金紧张等原因,前苏联在1976年正式取消了这项工程。

此外,对标航天飞机项目的能源号火箭,是人类起飞推力最强火箭,极度暴力的RD170发动机单台推力逼近800吨,至今仍然是人类液体推进剂火箭发动机推力之最。无奈苏联在80年代末已经摇摇欲坠,能源号在两次发射后也于1989年黯然谢幕。至于现在的俄罗斯已经很难恢复苏联重型火箭的辉煌了!

综上所述,不能说别的国家搞不出来跟土星五号一样的火箭,更多的只是没有需求,故没有动力去做。

谢谢 邀请。

不知道提问者为何翻出如此冷门的事情,但是作为问题,似乎有表扬土星五号的设计国,然后再把其他国家嘲弄一番。

如果提问者是那个设计土星五号国家的人,他的狭隘爱国想法,可以博得一笑而已,但如果是其他国家的人,除了跪舔之外,恐怕更想辱没自己的祖国,才是最重要的用意。

所以有必要就思想问题更正那些不良的三观了。

首先作为一个国家,无论发展那样事业,都不能好高骛远,尤其不能和别人攀比,真正爱国的人,绝对不希望自己的国家,把国家有限的财政,耗费在无意义的事情上。

比如太空探索,最正确、最聪明的做法就是步步为营,先让进入太空的技术成熟,然后探月,探月技术成熟后,再去探测火星。

这样一步步的走,太空探索技术,才能系统性,才能投入最小化,而收获最大化,才能真正扩大国家在太空探索领域的话语权。

如果听说别人搞成一套什么产品,然后不计后果的也要搞出来,试问有什么用?可以说,除了浪费有限的财政,更是干扰阻碍了正常的科研进程。

所以不要被别人牵着鼻子走,不要图虚名,做自己该做的事,最后奉劝那些一心想捣乱祖国发展的人,收起你们的不良用心,因为我们的祖国,不会因为劣质的激将法,就盲目自大自乱阵脚。

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