“我們的身後是莫斯科”
1941年秋天，蘇軍北線主力被圍於列寧格勒，南線精銳覆沒於基輔，莫斯科又遭到德軍最強的戰略集團進攻。在最危急的時刻，蘇聯紅軍最終還是在莫斯科城下打退了橫掃歐洲的納粹鐵騎，這既有蘇軍坦克兵反攻之功，也是因希特勒對冬季作戰準備不足。
1941年9月30日至10月2日，德軍發動了代號“颱風”軍事行動。對莫斯科的進攻行動在三個方向相繼展開，東線的４個坦克集團軍（由坦克集群改稱）有３個被調到這一方向，再加4個集團軍，總計180萬人，1500輛坦克。此時蘇軍保衛莫斯科的部隊僅有125萬人，擁有坦克780輛。此時蘇軍坦克在數量顯得不足，一方面是由於此前損失太多，另一方面由於蘇聯坦克工廠向東部搬遷而大都停產，從而出現坦克供應“青黃不接”的狀態。蘇軍此時的防禦仍是一線部署，反坦克能力嚴重不足，士兵多是缺乏訓練的新兵，此前連遭大敗又影響了軍心，防線遭受突破後就出現了混亂。
古德里安指揮德軍第2坦克集群最早發起攻擊，向著只有一線防禦的蘇軍布良斯克方面軍衝去。出乎蘇軍預料之外，德軍沿著布良斯克森林間公路向莫斯科以南快速推進，三天內前進了150公里。10月4日就衝進蘇聯工業城市、原坦克製造中心之一奧廖爾市。德國坦克駛入奧廖爾城內，沿街都是拆卸待運的機器和盛滿工具的木條箱。街上電車仍在行駛，車內乘客看到德國坦克，還誤以為是己方的戰車而頻頻招手。
奧廖爾城北不遠就是蘇聯重要的軍工城市、莫斯科的南大門圖拉市。當古德里安繼續揮師北上準備衝向圖拉時，蘇軍卡圖科夫上校帶領剛剛組建的獨立坦克第4旅，從莫斯科出發沿鐵路開到姆岑斯克地區。發現德軍北上跡象後，卡圖科夫上校沒有采取過去的正面“硬頂”戰術，而是迅速在奧廖爾到圖拉的公路兩側利用地形構築工事，並對坦克進行偽裝，做好伏擊準備。次日，德軍坦克完全進入伏擊圈，卡圖科夫下令立即開火，充分發揮BT-7坦克和T-34坦克機動性，快速向德軍坦克撲來，首戰一舉擊毀德軍坦克11輛。
坦克伏擊戰術的創立者，兩次榮獲“蘇聯英雄”稱號，後來成為蘇聯坦克兵元帥的卡圖科夫，他因在姆岑斯克重創古德里安的先頭部隊而一戰成名。
10月6日早晨，德軍約有150輛坦克沿繼續公路向姆岑斯克方向開進，蘇軍先以反坦克炮迎擊，但是收效甚微。此時，德軍以為蘇軍防禦體系已經瓦解，便開足馬力向蘇軍縱深陣地衝去，不料卻衝進了坦克第4旅的伏擊圈。戰鬥中，僅留布什金上士的一輛坦克就擊毀德軍坦克9輛。經過12小時的激戰，坦克第4旅擊毀德軍坦克43輛，又一次使德軍敗退。
10月9日，德軍在空中火力掩護下佔領了姆岑斯克，蘇軍坦克第4旅則變換陣地繼續實施側翼伏擊。這樣，在姆岑斯克的8晝夜阻擊戰鬥中，該旅在卡圖科夫上校指揮下先後6次機動變換防禦陣地，協同其他部隊有效阻擊了德軍2個裝甲師和1個摩托化步兵師的進攻，共擊毀德軍坦克133輛，使古德里安撲向莫斯科以南方向的進攻速度不得不放緩。這一仗對蘇軍坦克部隊來說，是蘇德開戰以來打得最為靈活的一仗。蘇軍已逐步意識到過去戰術的呆板，從而轉為有效地打擊德軍裝甲部隊的側翼，這樣才能真正遏制德軍攻勢。
獨立坦克第4旅官兵在姆岑斯克戰役中出色地完成了任務，並取得了輝煌的戰績。同年10月22日，蘇聯最高蘇維埃主席團授予該旅32名官兵“蘇聯英雄”稱號和獎章，獨立坦克第4旅後被改編為近衛坦克第1旅，成為反攻德國最為鋒利的一把尖刀。
從1941年10月間莫斯科方向總的形勢看，蘇軍依然處於開戰以來最危險的狀態。古德里安的第2坦克集團軍攻佔奧廖爾後，德軍第3、第4坦克集團軍於10月7日南北對進，在維亞茲馬以東會合，將蘇聯西方面軍和預備隊方面軍共40萬部隊裝進了包圍圈。德軍封閉包圍後迅速分割，並重點堵住蘇軍向東突圍的道路。蘇軍被圍部隊堅持戰鬥到10月中旬，牽制了德軍28個師，為後方部隊重新部署保衛莫斯科的方案爭取了寶貴的時間。
莫斯科保衛戰的頭號功臣毫無疑問是朱可夫大將。
危急關頭，斯大林一邊把號稱“救火隊員”的朱可夫大將從列寧格勒包圍圈中召回莫斯科，任命他為西方面軍司令員，一邊收攏臨時湊起的9萬部隊在通往莫斯科的道路上設防。斯大林剛一上任，就在一次高級指揮員會議上，語重心長的對大家說：“同志們，我們的身後就是莫斯科，我們已經無路可退！”這句話，在後來被廣為流傳，成為衛國戰爭時期蘇聯官兵破釜沉舟、保家衛國的真實寫照。
就在朱可夫抵達莫斯科的前一天，斯大林又下令調集遠東軍部隊8個步兵師和3個坦克師前來保衛莫斯科。因人員、裝備運輸到位需10天以上，1941年10月中旬成為莫斯科最危險的時刻。10月12日納粹宣傳部要求德國各大報刊留出版面，準備刊登佔領蘇聯首都的消息。
在此關鍵時刻，逼近莫斯科的百萬德軍卻自己停了下來。除了蘇軍層層設防和頑強抵抗，主要原因是德國坦克大多數因幾個月連續作戰磨損而無時間維修，紛紛出現機械故障。希特勒在7月間攻佔斯摩稜斯克後，認為對蘇戰事很快會結束，下令縮減陸軍裝備生產而加強海、空裝備生產，以準備下一步進攻英國，結果導致前線需要補充大量坦克部件時反而供應不上。進攻莫斯科前，德軍只准備了300臺用於更換的坦克發動機，這個數量遠遠不夠用。10月中旬遭遇連日大雨，當時蘇聯公路大都是沒有柏油麵的土路，雨後一片泥濘，德軍車輛大都陷入泥淖中無法開動，補給的物資無法及時送到前線，各部隊反映“人和槍炮都餓著肚子”。
10月16日，古德里安率領的第2坦克集團軍終於衝到莫斯科南面的圖拉城郊，所部坦克因連續奔馳上千公里未能維修，大量發動機出現故障。此時又遇到性能更好的蘇軍T-34坦克的反擊，他深感難以招架，這支裝甲鐵騎在橫掃歐洲後不得不停頓下來。面對前線德軍叫苦連天，10月25日希特勒下令在莫斯科以西停下來休整，等待補充完畢和路面凍硬後再發起最後進攻。
1941年11月7日是蘇聯成立後24週年國慶日，此刻莫斯科距離前線最近處只有30公里，斯大林仍決定按照慣例舉行十月革命節的閱兵儀式。此舉在最危急的關頭，對振奮蘇聯軍民的精神起到不可估量的作用。
11月中旬，俄羅斯的冬季降臨，德國坦克輾壓著凍硬的路面開始向近在咫尺的莫斯科撲去。這一次他們遇到了前所未有的頑強抵抗，佔領每一座村莊、每一棟房屋都要經過戰鬥。此時防禦的蘇軍兵力雖然少於德軍，不過卻有數量眾多的民兵支援。
戰鬥到12月初，對蘇軍有利的氣候終於來臨。當時蘇軍士兵普遍穿得暖，特別是來自西伯利亞和遠東的部隊，他們有適合於冬季活動的全套裝具。德軍中卻有許多人沒有得到冬裝，身上穿著搶來或繳獲的衣服，腳上套著自制的稻草靴，在嚴寒中不停地發抖。德軍許多裝備也在冰雪的原野中出現問題，坦克和汽車的發動機不經生火在下面預熱就無法啟動，坦克瞄準手在光學窺鏡上看到的往往是白茫茫一片，射擊都看不到目標。12月5日，德軍下令停止攻勢，準備休整後再進攻莫斯科，然而蘇軍並未給他們喘息的機會。
1941年12月6日，蘇軍向首都西面的德軍展開反擊。這時蘇軍各師編制多不滿員，加上支援人員，總兵力也只有102萬，還不到對面德軍三分之一。蘇軍只有600輛坦克，數量上也少於對面德軍，不過這時蘇軍卻奪取了局部空中優勢。進入冬季後，德軍野戰機場上的飛機保障出現難題，蘇軍卻利用莫斯科附近的機場群原有良好保障條件和飛機數量優勢，首次控制了莫斯科城區和西部的天空，猛烈轟炸掃射了地面德軍。後來蘇軍反攻時便看到數萬輛德國汽車被擊毀在擁擠的路上。
在莫斯科會戰的反攻階段，蘇軍坦克數量雖不多，卻油料充足，T-34的寬履帶又適合在雪地上奔馳，而德軍坦克的窄履帶卻往往離不開正規的道路。蘇聯坦克配合著大批滑雪的步兵迂迴到德軍後方，感到異常寒冷又缺乏供應的德軍為保存有生力量就只好紛紛後撤。希特勒曾要求古德里安等將領堅守，可是古德里安卻認為要避免覆沒就必須撤退，於是他並未執行元首的命令向後撤了200多公里。憤怒的希特勒將他撤了職，再不讓此人指揮部隊。朱可夫後來說此舉倒是方便了接下來蘇軍作戰。
就在德軍在退卻過程中，遭遇了滅頂之災。大量出現故障又無法及時修理坦克，因沒有油料而無法開動的戰車只能被拋棄，還有10萬輛以上開不走的汽車也留給了蘇聯人。1942年初統計，東線德軍可用的坦克只剩140輛，還不足一個裝甲師的編制。
蘇軍在反攻中，由於兵力、兵器也很有限，沒有成師以上建制地殲滅過德軍，可是廣大軍民看到繳獲的成千上萬的德國車輛還是興奮異常。不過那些有經驗的德軍坦克手絕大多數保留了下來，等到第二年春天他們又能駕駛新坦克發動進攻。莫斯科之戰向世界宣告了德軍“不可戰勝”的神話破產，過去普遍認為莫斯科必定陷落的西方輿論，不得不對蘇聯刮目相看。
此前狂熱崇拜希特勒的德國人，自莫斯科戰役失敗起也開始出現疑惑，知道元首也有失算，同時也感到過去被蔑視的俄國人並不好對付。但莫斯科保衛戰的勝利，只是讓同盟國看到了一絲蘇聯可能勝利的曙光，而要贏得勝利蘇聯軍民仍還有很長的路要走。
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