先驅者 1號 （Vanguard 1）
選擇一顆民用衛星而不是軍用衛星來代表美國首次進入太空，在當時看來是一個明智的決定。艾森豪威爾政府不想利用武裝部隊的明顯候選者--空軍的 "阿特拉斯"、陸軍的 "紅石 "或海軍的 "北極星 "彈道導彈--因為為和平目的開發其中任何一個所花費的時間都可能推遲它們對蘇聯的部署。此外，它符合艾森豪威爾總統的信念，即空間探索應該是一種民事追求，部分是為了掩蓋政府平行的、秘密的空間間諜活動計劃。因此，當國際地球物理年（IGY）的組織者在1955年宣布開展競賽，開發能夠對地球進行科學觀測的衛星時，政府選擇了由海軍研究實驗室項目（NRL）贊助的先驅者（Vanguard）項目。Vanguard似乎也是一個合乎邏輯的選擇，因為NRL正在進行的維京火箭計劃是成功的。雖然是海軍部的一部分，但實驗室和它的一群項目工程師在1945年設想的維京火箭不是作為一種武器，而是作為研究人員進行科學實驗和地球觀測的一種工具。它由馬丁公司和Reaction Motors公司制造，表面上看起來像V-2，但重量減少了三分之二，攜帶45公斤的有效載荷，并達到類似的高度。從1949年到1955年，"海盜 "號經歷了12次發射，開始時達到80公里高度，結束時達到254公里，這是一個單級火箭的高度記錄。它的第一個任務是測量高層大氣風、溫度和壓力；第一個拍攝地球高空照片的任務；以及第一個拍攝颶風和熱帶風暴的任務。此外，維京的發動機萬向球系統開創了火箭轉向的先河。在戰勝其他競爭者的過程中，NRL讓約翰-哈根博士擔任領導，米爾頓-羅森擔任技術總監。羅森設想 "先驅者 "火箭的第一級是 "海盜 "的延伸版，由美國陸軍已停產的赫爾墨斯導彈項目中使用的通用電氣液體推進劑發動機提供動力。他選擇了海軍的Aerobee導彈，與Aerojet液體推進劑發動機相配，作為第二級。項目經理隨后增加了一個帶有固體推進劑發動機的第三級，球形的 "先驅者 "衛星安裝在一個軸上。維京號的有效性記錄；羅森對熟悉的、久經考驗的成分的偏愛；以及在民用背景下追求它的機會，都肯定了艾森豪威爾政府選擇先驅者號來響應IGY的呼吁。但在作出決定的兩年后，NRL的候選人開始顯得不那么吸引人了。當詳細的工程分析表明需要進行廣泛的修改時，羅森所倡導的使用現成部件的優勢就不復存在了。原本1200萬美元的預算也膨脹到了1億美元。然而，早期的三次試飛使人們有理由感到樂觀。在1956年12月8日、1957年5月1日和1957年10月23日發射，每一次都成功了，但它們只發射了第一級（維京人運載火箭）；沒有一次測試了整個可執行任務的試驗。這次試驗是在1957年12月6日進行的，當時整個飛行器加上完整的制導和控制系統在卡納維拉爾角的發射臺上等待著。它高23米，直徑近1.14米，重10,050公斤。倒計時后帶來了災難。升空時，"先驅者 "號上升了幾米，在其第一級失去動力時停下來，落回地面，并在一個巨大的火球中炸毀。這一壯觀的公開失敗不僅得到了媒體的報道，而且緊隨蘇聯人造衛星1號和2號（分別于1957年10月4日和11月3日）的歷史性成功之后發生。這些事件說服了艾森豪威爾政府，使先驅者號以前的一個對手--陸軍的紅石（與噴氣推進實驗室的中士導彈聯合）重新煥發生機，該方案首次提出于1955年。1958年1月31日，陸軍/噴氣推進實驗室團隊被證明可以用探索者1號衛星送入太空。盡管如此，在1958年3月17日先驅者1號衛星進入了軌道。雖然只取得了第二名的成績，但先驅者號在美國火箭上留下了深刻的印記：它的第二級出現在雷神導彈上，它的第三級被用到阿特拉斯導彈上，它的萬向節發動機成為土星火箭設計的一部分。紅石 朱諾 1號（Redstone Juno 1）
與不太成熟的 "先驅者 "計劃相比，陸軍從20世紀50年代初就有一種正在開發的導彈，由德國移民馮-布勞恩（Wernher von Braun）博士和他在亨茨維爾的同事領導（與克萊斯勒公司合作）。紅石（以亨茨維爾的陸軍紅石兵工廠命名）最初是作為一種中程核導彈設計的，能夠攜帶一個3130公斤的彈頭飛行約290公里，它享有明顯的優勢，雇用了許多在二戰期間制造V-2火箭的工程師和科學家；事實上，"紅石 "直接來自V-2。從1953年到1958年，"紅石 "的37次試飛中，65%的試飛成功，但更重要的是，在這五年期間，馮-布勞恩的工程師做出了許多重要的漸進式改進。隨著 "紅石 "在阿拉巴馬州的進展，噴氣推進實驗室的火箭專家們設計了更小的單級固體推進劑中士戰術核導彈。該導彈始于1955年，于1956年發射。1957年12月，根據總統的批準，紅石和中士導彈小組聯合起來，任務是在短短80天內將一顆衛星發射到軌道上。亨茨維爾得到了建造第一級的任務；JPL同意制造第二至第四級、一個通信系統和衛星本身。在帕薩迪納的主要任務要求工程師們縮小中士固體推進劑火箭發動機的尺寸，并在第二和第三級中分別將其中的11個和3個發動機集中起來。一臺中士發動機構成第四級，將有效載荷推入太空。為了將 "紅石 "從彈頭載體轉換為衛星發射器，馮-布勞恩小組將導彈加長了2.4米，以增加燃料箱容量，加強了彈頭部分以支持上面各級的重量，并改變了燃料混合物。這種改進后的導彈被命名為 "木星-C"，其中包括除JPL第四級以外的所有部件。通過在 "木星-C "上增加頂級和有效載荷，組合起來的火箭被稱為 "朱諾Juno 1號"，它將美國的第一顆衛星推入軌道。按照二十一世紀的標準，它很小，高21.2米，直徑近1.8米，重量剛剛超過29,060公斤，它將六個有效載荷中的三個送入軌道。但是它的第一個航天器探索者1號的成功，即在1958年1月31日升空，在美國引起了寬慰和慶祝，并在蘇聯的人造衛星1號和2號成功的沖擊后恢復了一些樂觀的感覺。朱諾 1號 - 探索者 1號 （Juno I-Explorer 1）
水星 - 紅石 （Mercury-Redstone）
水星 - 阿特拉斯（Mercury-Atlas）
在1958年夏天水星計劃的初始階段，國家航空咨詢委員會的空間任務小組批準了其一名工程師的建議，即用現成的導彈將第一批美國人送入軌道。航天器設計師馬克西姆-法吉特的建議顯然不僅在時間上，而且在金錢上都有節省。但法吉特的計劃也低估了將一種軍事武器轉換為民用的難度--一種仍處于發展階段的武器。法吉特推薦的阿特拉斯導彈的演變始于1951年1月，當時美國空軍（USAF）授予康維爾飛機公司一份合同，研究一種能夠將3630公斤的核彈頭運到8000公里外的目標的洲際彈道導彈（ICBM）的可行性。兩年后，隨著氫彈的出現，需求發生了變化。與這種新的熱核爆炸物相關的彈頭重量大大低于原子彈的重量，減少了阿特拉斯系統所需的有效載荷能力，并且由于其更高的爆炸當量而使準確性變得不那么重要。為了應對這些變化的情況和蘇聯導彈技術的沖擊，國防部在1954年加快了 "阿特拉斯 "計劃，將其列為國家最高優先事項。阿特拉斯導彈的技術難度很大，需要三個主要的創新：可旋轉發動機噴口，在到達目標前與導彈分離的鼻錐/整流罩，以及最激進的，為導彈本身設計的全新的內部支撐系統。康維爾公司的工程師查理-博薩特（Charlie Bossart）沒有依靠賦予早期火箭強度的重型結構，而是構想了一個系統，其中充滿加壓氮氣的薄壁單殼推進劑罐（被戲稱為 "鋼氣球"）作為阿特拉斯的骨干，基本上使用蒸汽作為主要承重部件。博薩特的技術簡化了結構，減少了飛行器的質量。阿特拉斯A的飛行測試于1957年開始。前兩次發射失敗，但12月的第三次發射成功了。總的來說，阿特拉斯A只在八次嘗試中的三次達到了美國空軍的期望。阿特拉斯B做得更好，有五次令人滿意的飛行（第一次在1958年8月）和三次事故。六枚阿特拉斯C中的三枚按預期飛行。阿特拉斯D--第一個被部署到發射井的型號--在1959年4月的首次飛行中遇到了問題，但它穩步改進，在117次測試發射中產生了90次滿意的結果。NASA發現自己在火箭發展的這個不確定的磨合階段將水星艙與阿特拉斯D整合在一起。盡管頭疼，阿特拉斯在發射臺上看起來令人印象深刻，它長25米，直徑3.05米，重量為116,100公斤。水星-阿特拉斯1號--第一次嘗試將太空艙和助推器一起發射--并沒有提高任何人的信心。1960年7月29日的飛行在三分鐘多一點的時間里就結束了，原因是火箭的蒙皮在太空艙的下方發生了彎曲。康維爾公司和美國宇航局的工程師們通過用一條200毫米的鋼帶加固助推器/航天器的接口，以及加強連接它們的適配器來解決這個問題。按照這些步驟，水星-阿特拉斯2號在1961年2月獲得了成功，在這一結果的鼓舞下，項目管理者將水星-阿特拉斯3號安排在1961年4月25日。這將是第一次無人駕駛的軌道任務。但它也失敗了，就在尤里-加加林成為第一個繞地球軌道飛行的人之后13天。在搭乘宇航員之前，NASA進行了最后一次試飛。1961年11月，水星-阿特拉斯5號將一只18公斤重的黑猩猩伊諾斯送入太空。火箭性能良好，它與航天器的分離是按順序進行的，環境控制和跟蹤系統按計劃工作，伊諾斯在兩圈軌道飛行和181分鐘的失重狀態下生存下來，生理狀況良好。因此，盡管水星-阿特拉斯火箭在其職業生涯開始時在美國宇航局的領導人心中引起了合理的擔憂，但最終它提供了可靠的發射服務，使美國航天局即使尚未進入蘇聯對手的射程，也能看到目標。Mercury-Atlas D
阿吉娜（Agena）
以夜空中最亮的星星之一命名的阿吉娜上級火箭成為美國國家航空航天局太空任務中不可缺少的一部分。與半人馬座一樣，阿吉娜火箭不是起源于美國航天局，而是起源于美國空軍。蘇聯在1955年發射人造衛星1號的兩年前，美國空軍啟動了117L武器系統，這是一個巧妙的混合體，后來被稱為Agena。一方面，它作為第二級，將衛星升入軌道。但它的設計者也設想它是一顆照片偵察衛星，被建造成在第一級助推器上的亞軌道弧線上，然后通過發射自己的可重新啟動的推進器和機動系統分離并進入軌道。在完成飛越任務后，阿吉娜號重新進入大氣層并燒毀，但在載有該航天器的照相機和圖像的太空艙返回地球之前。空軍在1956年授予洛克希德公司Agena的合同。阿吉娜A為空軍的幾個偵察目標服務：作為美國最早的間諜衛星，秘密地稱為 "日冕"，公開地稱為 "發現者"；以及作為阿特拉斯的第二級，在這個角色中它加強了導彈探測和監視（MIDAS）預警系統和衛星和導彈觀測系統（SAMOS）電子情報衛星。在其 "日冕 "角色中，阿吉娜作為 "雷神 "中程（射程3219公里）彈道導彈的第二級飛行，由道格拉斯飛機公司為空軍開發，主要部署在英國空軍基地。從1959年1月到1961年1月，共發射了20枚阿吉娜A級。阿吉娜B比阿吉娜A有更多的發射次數。它改進的貝爾發動機可以在太空中重新啟動，它更長的彈身攜帶了更多的推進劑，使發射時間增加了一倍，達到240秒，并為軌道機動留下了剩余的燃料。在1960年至1966年間，Agena B在 "雷神 "號上飛行了47次，在阿特拉斯號上飛行了29次。NASA從 "日冕 "號的發射中發現，Agena B可能能夠填補其行星探測器的額外升力的空白--特別是在1960年至1962年的時間范圍內--同時它還在等待更強大的半人馬座（Centaur）的出現。由于擔心如果拖延時間過長，蘇聯可能會在月球探索中占得先機，NASA將Agena B作為其Ranger月球發射的第二級來使用。航天局發現自己在一段時間內依賴于Agena；Centaur第一次發射實際的航天器（勘測員Surveyor 1），直到1966年才發射。阿吉娜D是一個標準化的阿吉娜B，在其圓錐形的頭部可以搭載各種各樣的探測器和衛星，成為阿吉娜的主力。從1962年到1987年退役，它進行了269次發射，其中125次在 "雷神 "導彈上，76次在阿特拉斯導彈上，68次在泰坦導彈上。美國宇航局在雙子座計劃中從阿吉娜D中獲得了最大的利益。它被稱為雙子座-阿吉娜目標飛行器（GATV），長7.93米，直徑近1.52米，重3260公斤。在GATV的基本設計中，其項目工程師增加了一個對接座圈和一個狀態面板顯示器。GATV不僅作為雙子座任務的會合和對接飛行器，而且還發揮了第三個作用：對接后，它保留了足夠的燃料作為太空拖船，將雙子座太空艙和機組人員運送到更高的地球軌道。阿吉娜號目標飛行器執行了六次任務。1965年10月的雙子座6號，1966年3月的雙子座8號，1966年5月的雙子座9號，1966年7月的雙子座10號，1966年9月的雙子座11號，以及1966年11月的雙子座12號。盡管它對美國的偵察工作以及美國早期的太空計劃做出了許多貢獻，但在其超過25年的壽命中，阿吉娜作為GATV獲得了最大的知名度，它是雙子座宇航員為阿波羅計劃進行訓練時不可缺少的訓練工具。Agena 上面級
半人馬（Centaur）
半人馬的名字來自希臘神話中的人物，他有人類的軀干、頭部和手臂，而有馬的身體，半人馬表達了一種雙重性：人類的思想與馬的力量相結合。美國空軍的阿特拉斯（Atlas）和半人馬座（Centaur）都是由美國空軍發起的。事實上，在康維爾公司為美國空軍制造阿特拉斯系統的同時，它在1957年提交了一份關于半人馬座的提案，這是一種強大的第二級助推器，能夠將特別重的有效載荷送入太空。認識到它的實用性，空軍繼續進行該項目，但在1959年將其讓給了新成立的美國國家航空航天局。NASA需要半人馬座實現其探索月球和其他星球的計劃，但其早期的發展并沒有給人以鼓勵，因為延遲和試驗臺的爆炸拖累了該計劃。1962年5月，當半人馬座在發射后爆炸時，航天局決定采取行動；它授權將該項目從總部轉移到位于俄亥俄州克利夫蘭的NASA劉易斯（1999年后為格倫）研究中心外地辦事處。劉易斯專門研究推進器。半人馬座成為美國宇航局劉易斯研究所最重要的成就之一。它的工程師們自1940年代末以來一直在試驗高能液體推進劑。特別是對于半人馬座，劉易斯團隊配制了一種液態氫/液態氧混合物。通過在俄亥俄州桑達斯基的劉易斯Plumbrook站的地面測試，他們也改進了阿特拉斯的第一級。有了這些來自劉易斯的創新，康維爾公司開始采用與阿特拉斯相同的革命性技術來制造半人馬座：使半人馬座的油箱，而不是其支撐物，成為其結構完整性的支柱。每個半人馬座由兩個薄壁不銹鋼罐組成：一個是液氫罐，要求持續溫度為攝氏-251度；另一個是液氧罐，要求攝氏-183度。1963年11月27日阿特拉斯-半人馬的飛行標志著世界上首次成功地使用了高能量的液氫和液氧混合，這代表著與所有其他火箭上使用的煤油基碳氫化合物燃料的徹底決裂。半人馬的長度為9.1米，直徑為3米，燃料重量為15,876公斤。最后，經過八次實驗性飛行--其中一次以1966年5月30日在發射臺上的爆炸而告終，阿特拉斯-半人馬座達到了預期目的，它將勘測者1號送出了地球軌道，在月球上首次軟著陸。在20世紀70年代，美國宇航局的工程師將半人馬座與泰坦III導彈相匹配，該導彈的首次飛行在1974年2月失敗。但在1975年8月和9月分別發射歷史性的維京1號和2號火星任務時，泰坦-半人馬導彈證明了它的能力。直到航天飛機時代，NASA的大部分大型行星航天器都依賴于半人馬座，包括勘測者號、水手號、先驅者號、維京號和旅行者號探測器，它們訪問了月球、水星、金星、火星、木星、土星、天王星和海王星。Centaur還推動了許多著名的歐洲航天局任務，如1995年的太陽日光層觀測站和1997年的卡西尼-惠更斯。為了服務所有這些客戶，半人馬座經歷了多年的改進和修改，一直持續到21世紀。總共有八種不同的運載工具--Atlas-Centaur、Atlas G、Atlas I、II、III和IV，以及Titan III和IV--利用了Centaur的非凡助推力。半人馬 Centaur 上面級
雙子座-泰坦（Gemini-Titan II）
在其46年的壽命中，泰坦導彈不僅是雙子座的運載火箭，而且是太空軌道活動的支柱，也是其主要的核威懾力量之一。然而，它有一個令人驚訝的不吉利的開始。空軍將軍伯納德-A-施里弗（Bernard A. Schriever）在擔任空軍西部發展司司長期間監督了阿特拉斯導彈的測試和部署，他支持泰坦的原因有兩個：作為阿特拉斯的代替，以及作為對阿特拉斯的制造商康維爾公司的競爭誘因。馬丁公司在1955年贏得了制造泰坦I的合同，空軍選擇了Aerojet公司來制造發動機。泰坦I于1959年開始運行。麥克唐納 McDonnell 雙子座 （Gemini）SC 8-12
Agena-D 對接方式
但空軍認識到泰坦I的幾個弱點，最明顯的是要等待15分鐘才能將其從地下發射井中升起，裝載不穩定的推進劑（液氧）并發射。馬丁提出了解決這些問題和其他問題的辦法，推出了泰坦II，用更容易處理的可儲存的推進劑作為燃料，從發射井內發射。到1960年，康維爾公司公布了泰坦II的特點。長32米（而泰坦I為30米），直徑3米，第一級推力為195噸（而泰坦I為136噸）。將這種基本上是新的導彈轉變為雙子座的運載火箭，給NASA、馬丁公司和Aerojet公司的工程師們帶來了很多麻煩。首先，泰坦II早期發射的總體模式還有待改進。在1962年3月至1963年4月的33次試驗飛行中，約有9次導致失敗或只有部分成功。從NASA的觀點來看（如果不是空軍的觀點），1962年3月16日第一次泰坦II發射時發生了嚴重的事件。升空后90秒，第一級燃燒室發生縱向振蕩。導彈仍然按要求飛行了8000公里并擊中了目標區域，但這種所謂的 "振蕩"效應只能在彈道導彈上被容忍，而不能在注定要運載宇航員的雙子座-泰坦II號運載火箭上容忍。在提出了幾個解決方案后，項目工程師們同意采取一些措施，使問題（在泵送過程中燃料管道的部分真空）得到控制：增加燃料箱的壓力，用鋁制氧化劑管道取代鋼制饋電管道，并在饋電管道上增加一個燃料激增室。然而，要使泰坦II被批準用于載人航天，需要的不僅僅是解決一枚導彈的異常情況。幸運的是，在水星計劃期間，已經建立了一個控制零件和關鍵部件的系統，確保這些單件符合統一性和質量的最高標準。事實上，為水星號制定的程序并不只是以手冊的形式傳遞給雙子座；許多最初執行這些準則的人又為雙子座做了第二次的工作。雙子座-泰坦II成功的最大貢獻者之一涉及故障檢測系統（MDS）。與 "水星 "號開創的以自動中止來應對異常情況的系統不同，"雙子座 "的MDS提醒宇航員注意問題，并讓他們選擇解決這些問題。MDS監測的活動包括級的分離、電氣系統中的電壓變化、轉彎率以及推力和推進劑箱中的壓力。泰坦II號還包括一個冗余的飛行控制系統，一個由地面計算機操作的無線電控制的第二級制導系統，冗余的電氣系統，以及一個將航天器與運載火箭捆綁在一起的前裙組件。對泰坦的這些修改取得了成果。三十三次研究飛行中的最后十三次成功飛行，以及沒有機組人員的雙子座1號（1964年4月）和雙子座2號（1965年1月），為雙子座3至12號任務中的宇航員奠定了基礎。Gemini-Titan II
圖例
1 - T = 00:00 發射
2 - T = 02:36 第一級火箭分離
3 - T = 05:56 第二級火箭分離
4 - T = 06:00 180°旋轉
5 - T = 06:30 天線和傳感器整流罩分離
6 - T = 07:00 太空艙進入軌道
土星 Saturn IB
就像美國早期太空計劃所采用的許多火箭（如紅石、阿特拉斯、泰坦、半人馬和阿吉娜）一樣，土星系列運載火箭也是由國防部發起的。1957年，國防部官員找到位于阿拉巴馬州亨茨維爾的陸軍彈道導彈局--沃納-馮-布勞恩和他的德國火箭專家團隊自1950年以來一直在那里--要求提供一個能夠發射大型太空探測器、偵察和氣象衛星的大型助推器。第二年，國防部新成立的高級研究計劃局（ARPA）開始控制該項目，目標是開發一種能夠在第一級產生驚人的680389公斤推力的火箭。從那時起，亨茨維爾團隊在ARPA的指導下，成為土星的領導機構--它以羅馬的收獲之神命名。同時，1959年10月，軍隊接到白宮的命令，將ABMA移交給新生的NASA；它于1960年7月作為喬治-C-馬歇爾太空飛行中心重新開張。從實際意義上講，馬歇爾的土星計劃包括兩個不同的項目：土星1號和1B號，它們起源于前阿波羅太空計劃，并作為月球計劃的測試平臺；以及土星5號，它在很大程度上借鑒了土星I號和IB號，但在其規模和能力上仍然代表了一些激進的新東西。當ARPA參與土星計劃時，它規定了嚴格的預算，亨茨維爾團隊通過為該項目選擇成熟的、現成的發動機來進行部分調整。因此，第一級（由克萊斯勒公司制造）的設計依賴于八臺Rocketdyne H-1發動機，這是雷神-木星導彈所用發動機的改進版。它的第二級由道格拉斯飛機公司制造，以半人馬座為模式，使用液氮/液氧推進劑和普拉特-惠特尼公司的RL10發動機（半人馬座使用兩個RL10發動機；土星一號使用六個）。土星一號在1961年10月進行了第一次飛行，在1965年7月進行了第十次飛行，幾乎都沒有發生事故。在最后四次飛行中，它不僅是一個試驗臺，而且是一個發射器。第七次發射將一個17,690公斤的阿波羅原型飛船送入軌道；第八至第十次發射發射了三顆飛馬座衛星，旨在確定后來阿波羅任務中隕石撞擊的程度。在身材上，土星一號介于阿特拉斯等早期導彈和強大的土星五號之間：58.3米高（含有效載荷），第一級的最大直徑為6.5米。按照最初的計劃，第一級提供680,389公斤的推力，第二級推力為40,823公斤。除了普惠公司進一步加強了H-I發動機外，第1級幾乎保持相同。但是第2階段見證了一場革命。NASA在1959年為土星提出了一個突破性的上面級發動機，并授予羅克韋爾公司合同。隨后的J-2是RL10的13倍，比土星一號上所有六個RL10的總和還要強大，代表了新一代的液氫/液氧動力裝置。土星IB的外形也比土星一號大得多：高68.3米，最大直徑為6.6米。它在第一階段產生了725,748公斤的推力，在第二階段則高達102,058公斤。土星IB的飛行計劃允許對阿波羅的關鍵系統進行徹底的試驗。1966年2月的第一次發射，不僅標志著J-2發動機的首次使用，而且使有效載荷--一個有動力的阿波羅航天器--通過它的考驗，測試它的結構完整性、通信、分離和指揮艙隔熱罩。與這次亞軌道任務相反，1966年7月，土星IB號進行了首次軌道飛行，攜帶了26,535公斤的混合有效載荷，這是美國迄今為止運輸的最重貨物。在這次飛行中，按計劃對J-2發動機進行了模擬重啟。另一次亞軌道飛行任務隨后在8月進行，期間指揮艙的隔熱罩經歷了終極測試：它在返回時上升到1480攝氏度，但艙內溫度保持在21攝氏度。然后，土星IB與悲劇聯系在一起，阿波羅1號--第一個載有宇航員的任務，計劃于1967年2月21日發射，1月27日在肯尼迪航天中心的34號發射臺起火，宇航員格斯-格里索姆、愛德華-懷特和羅杰-查菲喪生。經過長達數月的調查，該計劃于1968年10月恢復，阿波羅7號由沃爾特-希拉、沃爾特-坎寧安和唐恩-艾塞爾駕駛。宇航員們測試了指令艙和服務艙的飛行性能，為阿波羅8號計劃的環月航行做準備，包括模擬與第二級的交會和對接。土星IB在阿波羅7號上結束了它的登月生涯，但為 "天空實驗室 "2號、3號和4號（1973年5月、7月和11月發射）的宇航員提供了運輸工具，最后，在1975年7月，載著阿波羅-聯盟試驗項目的美國機組人員去見他們的蘇聯同行。
土星 1B - 阿波羅（Saturn 1B-Apollo）
土星5號（Saturn V）
早在1955年，空軍就與北美航空的Rocketdyne分部簽訂了合同，以回答一個簡單的問題。液體推進劑發動機的最大推力限制是什么？承包商回答說450噸的推力似乎是可能的，并通過提交初步設計來支持這一說法。空軍要求Rocketdyne公司在其加州卡諾加公園的工廠進行進一步的研究和開發，并在其愛德華茲空軍基地進行測試。隨著NASA的成立，空軍將該項目移交給航天局，該局于1959年1月與Rocketdyne公司簽訂了一份更強大的發動機合同，能夠提供680389公斤的推力--盡管當時沒有美國火箭能夠容納它。到1961年春天，Rocketdyne公司靜態測試了一個原型發動機，其推力達到了令人難以置信的725,748公斤的推力。它被稱為F-1，與其說是推進技術的突破（它使用液氧和煤油作為推進劑），不如說是對早期設計的巨大改進。鐘形動力裝置的長度為近6米，直徑為3.76米。但其巨大的尺寸和功率不可避免地帶來了問題：在其開發過程中，F-1經歷了20次故障，其中9次是渦輪泵結構的爆炸。到1961年年底，美國宇航局決定如何應用F-1技術。它致力于一個巨大的運載火箭的第一級，能夠達到3,401,943公斤的推力，由五臺F-1（四臺在外側，用于轉向的萬向節；一臺在中心）實現。1962年2月與波音公司簽署的一份初步合同構成了土星五號火箭的誕生證書，阿波羅的登月旅程。由于承包商和馮-布勞恩團隊之間的管理糾紛，土星五號的第二級被證明比第一級更有問題。盡管它使用了與土星IB相同的新的和強大的J-2發動機，但出現的爭議不是關于J-2，而是關于上面一級本身。NASA要求一個長22.5米、直徑6.4米、規格嚴格的結構--換句話說，馬歇爾要求的不僅是一個巨大的結構，而且是一個需要在火車頭大小的物體上達到瑞士手表的公差。North American-Rocketdyne公司的交貨期落后，預算增加，導致馬歇爾的工程師和承包商之間爆發了分歧。具有說服力和良好關系的詹姆斯-韋伯運用自己的能力來解決這個問題；他向公司的首席執行官施壓，管理層隨之發生了變化，到1967年底，第二級的發展成為了焦點。在土星五號首次發射前，在肯尼迪的39A平臺上看到土星五號的旁觀者們目睹了一些必須親眼看到（和聽到）才能相信的事情。該火箭高111米，直徑10米，升空時重達290.3萬公斤，可攜帶約48,693公斤的月球有效載荷。它的一級到三級，分別產生了3451,838、521,631和104,326公斤的推力；總共4,07795公斤，而土星1B的推力為827,806公斤。在最初的飛行中，土星五號表現良好，除了F-1發動機發出的一些低水平縱向振蕩（一種稱為彈簧高蹺 "pogo "運動）。然而，在1968年4月的阿波羅6號任務中，就在F-1發動機截止之前，"pogo"效應變得更加嚴重。此外，在這次任務中，第2級的一臺J-2發動機失效，第3級的J-2發動機沒有啟動。調查這些問題的小組發表了他們的發現，并進行了技術改造。但令人驚訝的是，NASA官員決定不進行另一次試飛。相反，隨著實現肯尼迪總統1969年目標的時間越來越短，航天局跳過時間表，于1968年12月將三名宇航員送上阿波羅8號，進行繞月飛行，這是一場大賭注，但卻得到了豐厚的回報。土星五號表現可靠，最終搭載21名美國人執行登月任務。這枚巨大的火箭在阿波羅計劃期間總共飛行了12次。在阿波羅計劃結束后，土星五號又做出了兩項貢獻：它在1973年5月將太空艙1號送入軌道，而且它還在太空艙上服務；一枚經過改造的土星五號第二級充當了天空實驗室的外殼。Saturn V – Apollo
R-7
蘇聯的第一枚火箭--R-1--來自于繳獲的德國V-2火箭的設計（以及戰后繳獲的德國科學家、文件和設備）。R-1在1947年首次飛行，隨后蘇聯發射了R-2（射程是R-1的兩倍）、R-5（蘇聯第一枚能夠攜帶核彈頭的導彈）和R-11（一種較小的地對空導彈）。當一種新的和更強大的火箭從設計局（該局由蘇聯的傳奇工程師和太空先驅謝爾蓋-P-科羅廖夫領導）出現時，他的朋友米哈伊爾-季霍納夫向他提出了一個新的想法。他要求科羅廖夫考慮將新的導彈--即R-7或Semyorka--改裝成航天器發射工具的雙重角色。在20世紀40年代末和50年代初，隨著對科羅廖夫導彈的基礎研究的進展，他修改了設計以滿足蒂洪羅夫的要求，使其能夠運載比最初為R-7設想的彈頭更重的有效載荷。1953年，他又向共產黨中央委員會提議，R-7除了作為洲際彈道導彈的主要角色外，還可以作為衛星發射器。蘇聯國防部在1954年6月批準了R-7（在R-7需要匆忙修改以適應新的熱核彈頭之后）。然后，在1955年，俄羅斯接受了國際地球物理年（IGY）組織者的挑戰，在1957-1958年的時間范圍內發射一顆地球衛星。為了加速實現這一目標，蘇聯當局于1956年將蒂洪羅夫小組歸入科羅廖夫的設計局。1957年10月的頭幾天，科羅廖夫與季霍納夫的合作取得了成果，哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場的工作人員為R-7的革命任務做準備。技術人員在這次飛行中沒有處理任何核材料，只有一個不起眼的、重83.6公斤、直徑僅58厘米的拋光鋁球。火箭本身的高度為30米，直徑為2.99米，升空時重量為26.7萬公斤。它依靠煤油和液氧推進劑，進入由一臺RD-108發動機組成的第一級，并進入四個助推器，每個助推器有一臺RD-107發動機。雖然這次攜帶的載荷很輕，但它可以將多達500公斤的貨物運送到低地球軌道。1957年10月4日，R-7成功發射了人造衛星1號，引發了帶來深遠影響的連鎖反應：它不僅在美國政治家中激起了近乎恐慌的情緒，并啟動了與美國爭奪太空霸權的激烈競爭，而且還通過加劇意識形態的競爭為冷戰火上澆油，雙方都試圖向全世界觀眾證明其政治優勢。更狹義地說，作為一類運載火箭，R-7被證明是非常成功的。它們飛行了50多年，而衍生的聯盟號火箭在21世紀繼續向國際空間站運送人員和物資。R-7 – 8K71PS1 (Sputnik 1)
N1
蘇聯最大的火箭計劃開始時有三個障礙：早期資金不足，起步晚，以及失去了指導蘇聯太空計劃的最重要人物。像許多蘇聯的努力一樣，N1火箭起源于謝爾蓋-P-科羅廖夫領導的第一特別設計局。科羅廖夫和他的團隊在1959年構思了N1，作為軍事發射和載人飛越金星和火星的助推器。1961年，他得到了兩年研究的有限資金。同時，科羅廖夫深知美國對登月的野心，他說服了共產黨總書記列昂尼德-勃列日涅夫支持射月。但最后的批準姍姍來遲，在1965年10月，即土星五號計劃啟動近四年后。而就在正式批準的三個月后，科羅廖夫去世。他的副手和繼任者瓦西里-米申（Vasily Mishin）缺乏他已故領導的關系和政治敏銳性，因此N1項目一開始就在沒有俄羅斯最能干和最有經驗的領導人的控制下崩潰了。在這些巨大的困難之上--此外，科羅廖夫承諾不僅要制造新的火箭，還要制造新的太空艙（聯盟7K-LOK）和月球著陸器（LK）--他的工程人員設想了一種蘇聯人從未嘗試過的巨大比例和力量的運載火箭。N1的長度為105米（包括有效載荷），直徑為17米，質量為2,750,000公斤的燃料。它可以將多達95,000公斤的貨物送入低地球軌道。它的四級共包含43臺發動機，由精煉石油-1（煤油）和液氧提供燃料，第一級有30臺NK-15，排列成兩個環；第二級有8臺NK-15V，排列成一個環；第三級有4臺NK-21；第四級有1臺NK-19。歸根結底，N1是其設計中的缺陷和發射時間表的犧牲品，而這一時間表與其說是由阿波羅的進展決定的，不如說是由技術準備程度決定的。由于決定將其發動機安裝在集群中，攜帶推進劑和氧化劑的管道被證明是過于復雜和脆弱的。此外，N1沒有進行試飛，第1階段的30個引擎也沒有作為一個整體進行靜態點火。其結果是災難性的。幸運的是，所有四次N1飛行都是無人駕駛的，因為在1969年2月21日的第一次飛行中，在發射后6秒內的pogo振蕩使一些部件脫離了錨定，并導致推進劑泄漏。第一級在68秒時關閉，N1在183秒時墜落到地面。1969年7月3日的第二次飛行，在最初的10秒內似乎是正常的，當任務控制中心注意到1至12號發動機的壓力下降到零。8號發動機的液氧渦輪泵爆炸，引發了一場大火。然后，在10.5秒時，在大約100米的高度，火箭似乎凍結了，向一邊傾斜，并倒在發射臺上，這時爆發了巨大的紅色和黑色的云。一位在現場的軍事觀察員說："今天......我毫不夸張地看到了世界末日，而且不是在做噩夢，而是在完全清醒的情況下，就站在它旁邊。" 他經歷了人類歷史上最大的非核爆炸之一。經過近兩年的休整（時間表現在可以放松了；阿波羅11號于1969年7月20日著陸），1971年6月26日發射了N1第3號。升空后不久，火箭開始滾動，在48秒后解體。而在1972年11月23日的第4次飛行中，一切似乎都很順利，直到90秒后，第1級的6臺中央引擎的例行關閉造成了過度的動態負荷。這種力量使推進劑管線破裂，引起火災。第一級在107秒時解體。N1計劃于1974年5月結束。它代表了蘇聯航天局歷史上的一個痛苦的篇章，而就在幾年前，這個航天局還因為一個又一個令人震驚的太空第一而受到贊譽。至少部分救贖存在于 "禮炮 "和 "和平 "空間站中，最終當美國和蘇聯空間機構在20世紀90年代合并他們的才能以構想出國際空間站時，一個新的航天時代來臨了。N1 運載火箭
UR-500 質子（Proton）
如果說聯盟號代表了也許是最耐用和最長久的將人們送入太空的航天器系列，那么質子號火箭應該被正確地定性為發射臺上的聯盟號。50多年前啟動的這兩個早期太空時代的老兵，在進入21世紀后的近20年里繼續他們的工作。具有諷刺意味的是，世界上最有效的火箭之一開始是對蘇聯太空計劃的一種制衡。在20世紀60年代初，蘇聯的許多軍事領導人認為，尼基塔-赫魯曉夫總理將太多的國防預算轉用于太空活動。因此，1961年5月發布的一項政府法令減少了蘇聯的太空努力。為了適應當時的氣氛，聯邦設計局52號（OKB-52）的首席設計師弗拉基米爾-切洛梅（Vladimir Chelomei）提出了一個巨大的、500噸的彈道導彈，能夠將100兆噸的超級炸彈送到目標。赫魯曉夫在1962年4月批準了這個項目，但隨著他在1964年10月下臺，切洛梅失去了他的主要保護者，大火箭面臨滅頂之災。斧頭沒能落下，因為蘇聯科學院院長姆斯蒂斯拉夫-凱爾迪什在1965年8月主持了一個委員會，決定將其作為俄羅斯提議的LK-1環月艙的助推器來保存。幾乎是意外地，質子號成為俄羅斯最大的有效運載工具，也是該國對美國土星五號的回應。它重達595,490公斤，可搭載8,400公斤有效載荷。UR-500的長度接近46.28米，直徑為4.15米。它的第一級有6臺11D43發動機（最初為N1火箭設計）；第二級有4臺改良的發動機，來自OKB-52的UR-200彈道導彈的第一級。最初的UR-500只飛了4次：1965年7月和11月，1966年3月和7月。每次飛行都試圖發射一顆X射線衛星，每顆衛星重8,300公斤，是質子號提升能力的上限。盡管出現了氧化劑泄漏，第1次還是成功了。第2和第4次也發射了他們的有效載荷，但在第3次嘗試時（1966年3月24日），第2級故障結束了任務。質子號故事中最具歷史意義的部分是在最初的UR-500之后展開的。從那時起直到現在，它已經被一次又一次地調整為各種各樣的任務。它已將行星探測器送往金星、火星和月球，并將衛星放入地球靜止軌道。隨著第三級的增加（如質子-K和-M），它發射了每一個蘇聯空間站，此外還有重型運輸飛船。在20世紀90年代，質子號承擔了商業助推器的角色，在1996年將其第一枚送入太空。第四個質子階段--被稱為Briz-M，于2001年啟動--使蘇聯太空計劃能夠將貨物運到低地球軌道以外。盡管有挫折和偶爾的失敗，UR-500及其衍生產品贏得了堅實的記錄。1965年至2016年期間，它們完成了412次發射中的365次，成功率為88.6%。質子（Proton）運載火箭 (8K82K) Zond 4-8
(Soyuz 7K-L1) 與聯盟號太空艙的組合布局
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