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苏联月球9号探测器想象图

1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星——斯普特尼克1号，（Спутник-1，直译为：卫星-1）发射升空。整个世界还不太清楚发生了什么，苏联领导人尼基塔·赫鲁晓夫地接到了来自拜科努尔航天发射场的电话汇报，然后礼节性的对科罗廖夫同志的工作表示感谢并上床睡觉。第二天，BBC的新闻主持人读了一段他们也不明白是什么意思的塔斯社公报，然后稀里糊涂地结束了新闻。然而，整个人类历史上科技水平增长最快的一个时期“太空竞赛”就此开始。

斯普特尼克1号想象图

在意识到了这一事件标志着苏联拿到了太空竞赛的第一个里程碑之后，《真理报》开始了头版报道。在此之后的一段时间里，科罗廖夫的辛勤工作，让苏联人拿到了一个又一个里程碑，加加林首次进入太空、首次月球硬着陆、首张月球背面照片、首次月球软着陆，一直比对手美国人快一步。然而，直到1968年12月21日，这一先手被美国人夺走。

向地月转移轨道变轨的阿波罗8号，想象图

这一天阿波罗-8号发射，它将在3天后进入环绕月球的轨道，和以往的探测器不同，飞船搭载了弗兰克·鲍尔曼（Frank Borman）詹姆斯·A·洛维尔（James A. Lovell）威廉·A·安德斯（William A. Anders）三位宇航员。三人绕了月球一圈后在27号返回地球，这只是阿波罗计划正式登月的序曲，但苏联不仅没有反超，反而是再也没有追平这一壮举。究竟苏联航天发生了什么？本系列文章将回顾下苏联登月的历史方案，一起来探讨下苏联到底为何没能实现载人登月。

早在1955年4月30日的一次会议上，科罗廖夫就首次向政府提出了探月的想法，但没有任何结果。但在斯普特尼克1号之后，太空项目变得火热。一下子成立了三个设计小组：一个专注于载人航天器，一个集中在通信卫星，最后一个主要负责自动月球航天器。月球组由一位才华横溢的年轻设计师负责，当时只有 30 岁的格列布·尤里·马克西莫夫。

发射场的谢尔盖·科罗廖夫，苏联导弹和航天事业的奠基人

米哈伊尔·吉洪拉沃夫（Михаил Клавдиевич Тихонравов）苏联宇航科学家

格列布·尤里·马克西莫夫 苏联宇航专家

1958年1月28日，吉洪拉沃夫和科罗廖夫在与他讨论的基础上，致函中央委员会《关于登月火箭的纲领》，随后硬着陆月球和拍摄月球背面照片的计划立即启动。同年夏天，二人制定了更宏伟的太空探索计划。从无人探测器，到载人航天器绕月飞行，载人飞船飞往月球、金星和火星。直到在月球上建立永久殖民地的目标。 并提出了开发用于交会、生命支持系统和远距离通信的关键路径技术的路线图。

随后启动的研究路线包括：

1，研发R-7火箭的上面级，使得可发射小型载荷去转移轨道。当时的两级R-7可以送1.4t载荷去近地轨道，但还需要再增加一级才能去月球。

R-7发射，有一种独特的朋克风格美感

2，需要建立大型航天测控网络，为满足探月任务要求建设了代号#32103大型跟踪站（NIP-16），它位于克里米亚半岛一座面向黑海的小山上。安装了 16 个螺旋天线。在太平洋沿岸的堪察加半岛还建造了一个备用站。在此之前马克西莫夫曾考虑硬着陆使用核弹头，这样不用测控站也能在地球观测命中，被理智尚存的工程师们否决了，改为释放容易被望远镜观测的钠金属云。

克里米亚站标志性的“冥王星设备”8联天线

1958年此后的时间美苏的竞争双方来说运气都不佳，各自经历了数次发射失败。实际上双方当时技术上都没准备好，但都想赶在对手前面，纯粹是“欲速则不达”。由于美国人的撞击月球的先驱者项目完全公开，吉洪拉沃夫和科罗廖夫计算了一个比美国人更快到达月球的轨道，如果美国人发射成功就赌一把发射，还能有机会先到，如果美国人失败，就接着调试，R-7本来就是支持快速发射的洲际导弹。但科罗廖夫和他的美国同行同样遭遇了两次发射失败，调查表明新增的上面级改变了火箭的震动频率。做出修改后又是第三次失利，好在美国同行也同步了失败。

月球1号

1959年1月2日，第四枚探测器月球1号（Ye-1-04，根据苏联的惯例只有成功的探测器获得正式名称），苏联人更喜欢称其为宇宙飞船1赢得一次部分成功，因为推力切断晚了，速度过大，探测器和月球擦肩而过，并未成功撞击月球，但作为第一个人造航天器，成功的脱离地球轨道，掠过月球进入太阳轨道，这也是一个值得记录成就。

月球1号实际轨道

月球1号携带了磁力计和辐射计，在电池耗尽前测量了月球附近和月球轨道外的磁场和太阳风辐射，这是人类第一次获得远离地球的空间环境数据。两个月后扫兴的美国人复制了掠过月球。

月球1号纪念邮票

月球2号想象图

9月13日，第六次尝试（Ye-1-07）月球2号取得成功，首次，一个人造物体到达了我们的卫星。

上面级和Ye系列探测器

由于月球1号之后，就有很多西方媒体炮制苏联人的“飞船”是谎言，这一次苏联人提前公布了信号频率和精确撞击时间，全世界的天文台和无线电爱好者，只需要将天线对准月球方向，就可以和拜科努尔的科罗廖夫一同观测撞击过程，美国佬被怼的哑口无言，一片沮丧。月球2号的科学设备和1号几乎没有区别，只是改进的磁场计提高了精度。

天文台拍摄的月球2号释放的钠分子云

1959年，月球2号发射3周之后，下一步的挑战启动。称为Ye-2a的探测器将不仅仅是掠过月球，工程师希望能够给从未被世人观测到的月球背面拍摄照片。

克里米亚的叶尼塞接收天线

对于月球成像，凯尔迪什的数学研究所的专家被召集进来加入队伍。由于必须在新月太阳照亮背面时拍照，并确保传输过程中苏联国土上的天线能够对准月球，所以可用的窗口不多。 航天器将需要一个定向系统，以确保摄像机指向正确的方向，并且传输扫描影像信息回地球。

定向系统由鲍里斯·劳申巴赫和七名年轻工程师组成的团队开发，他们使用无线电爱好者商店购买的电子元件制造零件。劳申巴赫是德国人，战后为苏联服务。气体喷射器提供了最重要的定向系统动力。传感器用于定位保持朝向地球、太阳和月亮的方向。这是人类开发的第一个三轴稳定系统的航天器。飞越时，传感器将用于定位太阳、地球和月球，一旦完成，航天器的推进器将启动并保持字体，直到它被带到所需的位置完成摄影或通信。

姿态系统原理

定位稳定原理

另一个困难是拍照，要知道那时候距离数码相机诞生还有几十年。同步开发了两个摄像机系统，成功的一个是由列宁格勒的电视科学研究所NII-380在彼得·布拉斯拉夫的领导下建造的。

拍摄扫描系统

为了拍照，苏联人没有选择像美国人那样相对较新的电视系统，而是选择了可能提供更高质量的较旧的机械胶卷相机设计。成像系统被称为叶尼塞2号，它包括一个双镜头相机，扫描仪和处理单元。双镜头可以在 200 mm、f5.6（专为满月设计）或 500 mm、f9.5（专为特写镜头设计）拍摄多达 40 张照片。相机不能移动或旋转只能依靠航天器对准。

相机和扫描组件

胶卷将在太空自动冲洗用电视摄像机扫描传输，信号的传输可以以两种速度进行：慢速，每秒1.25行（用于远距离传输）和更快，每秒50行（靠近地球）。传输系统由无线电仪器科学研究所（NII-885）设计，负责人是副总设计师叶夫根尼·博古斯拉夫斯基，他使用了一些新的晶体管代替了传统的电子管。

自动相机

博古斯拉夫斯基在1940年代为导弹开发了光学和无线电跟踪系统，并参与了月球1号和月球2号的无线电跟踪。随着天线摇回地球，电视摄像头会扫描照片并通过无线电传输。传输将通过全向天线，在广泛的范围内发送信号，从而提高了它们被拾取的机会，但降低了接收到的信号的质量。传输将在两个频率上发送：39.986 MHz和183.6 MHz，使用能够达到高遥测速率的脉冲发射器系统。

新月球飞船Ye-2的重量为278公斤应该是当时最复杂的航天器。Ye-2看起来与Ye-1完全不同，它是一个圆柱形罐，带有Sputnik 3上已经使用的太阳能电池。Ye-2 高 1.3 米，最宽处直径 1.2 米，但大部分身体直径为 95 厘米。罐子被密封并在 0.23 个大气压下加压。拥有百叶窗打开和关闭以调节温度，如果温度高于 25°C，则自动打开。不过后来证明这个散热系统显然不可靠，航天器一度达到了50°，还好工程师通过关闭不必要系统和增加自旋挽救了任务。

内部结构

四根天线从航天器的顶部伸出，另外两根从底部伸出。相机安装在顶部，其他科学仪器安装在外部的其他部分。除了相机，主要有效载荷外，航天器还携带了宇宙射线探测器和微流星体探测器。 新月探测器于1959年8月抵达拜科努尔，甚至在第月球2号的任务之前。发射于10月4日，即人造卫星发射两年后。这个后来取得巨大成功的航天器后来被正式命名为月球3号。

起初，新发射引起了神秘感。它远没有向其他前辈一样快速飞向月球，而是懒洋洋地向外摆动，实际上是一个不规则的高地球轨道，48,280公里乘468,300公里，倾角55°。在苏联科学院斯特克洛夫研究所应用数学系的计算机的帮助下，仔细计算了轨迹。这一次，它被宣布为自动行星空间中（AIS）。苏联宣布其通讯频率为39.986 MHz（科学）和183.6 MHz（传输）。

用于轨道计算的苏联大型计算机

10月6日17：16探测器绕过月球南极6,200公里，然后爬升到月球的背面。现在太阳的角度从后面照射在月球的背面。第二天清晨，即10月7日，在距离月球表面65,200公里的地方，传感器探测到月球背面的阳光照射，Ye-2的独特设计开始发挥作用。与气体喷射器相连的定向系统开始运行。一个传感器锁定在太阳上，另一个传感器锁定在月球上。气体射流不时发射以保持这种方向。

在莫斯科时间06：30，摄像系统启动。在整整40分钟的时间里，两个镜头拍摄了29张背面照片，快门速度在1/200到1/800秒之间变化以保证包含正确的曝光。随后，这些照片被冲洗、卷轴、干燥，并由阴极射线电视系统以1000线扫描。接下来是传回地球，航天器应该在在拍照期间进行传输，但信号断断续续，为了节省能源，发射机随后被关闭。当天晚些时候，即10月7日，首次尝试发送图像。收到了一张照片，距离月球距离较远，显示它是圆形的，但仅此而已。

叶尼塞系统的录像设备

航天器在其细长的轨道上越来越远。在远地点附近，在467,000公里处，第二次尝试慢速传输图像，但质量依然非常差，因此地面控制决定需要等到其八字形轨迹将空间站带回地球附近，这意味着漫长的等待将近两周。19日终于回到苏联北部地面跟踪站的理想位置。

发表引用最多的一张全景

地面控制部门进行了几次尝试，让探测器发送图片，这次速度很快。但信号太弱了。在接下来的四次尝试中，有太多的静电和无线电噪声。在地面控制方面，很明显确实拍摄了29张照片，但他们现在也没有把会在可用状态下回收到数据。为了降低无线电噪音水平，苏联当局下令在黑海进行无线电静默，并下令海军舰艇在克里米亚附近出海禁令。

第一张可用的回传照片

终于在第五次尝试时，信号强度和质量突然提高。最后，29张照片中有17张可用，覆盖了70%的月球背面。19日，谣言已经席卷莫斯科。 但直到十天后，苏联才发布了历史性的第一张月球背面照片。这些朦胧而模糊的图片，是月球这个我们最近的星际邻居一直以来羞于见人的一面，现在这里的地形将由发现者苏联人来永久命名。

苏联对月球背面地形命名

叶尼塞系统中。接收的视频是多种途径记录的。FM视频信号被记录在磁带上，图像被存储在带有飞点CRT的35毫米胶片上，同步在电化学纸上打印，还有一个可同步查看的紫色skiatron 管显示器，并且有一台胶卷相机负责对显示器拍照。

skiatron 管显示器图像

最后放一张嫦娥-6号的月球背面照片，向先驱致敬