步入太空的階梯

路齊一

飛往宇宙空間是擺在人們面前一個(gè)十分艱巨而復(fù)雜的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)成千上萬(wàn)科學(xué)家和技術(shù)人員費(fèi)盡心機(jī)的研究和百折不撓的實(shí)踐，直到本世紀(jì)人們才找到了一種方法，這就是利用火箭把人送往太空。因此，火箭可以稱得起是人類“步入太空的階梯”。

千年的歷史

早在火藥使用之前，我國(guó)古代人民已經(jīng)發(fā)明了一種火箭。直接利用火藥的力量來(lái)推進(jìn)的火箭，也是我國(guó)最先發(fā)明的。據(jù)說(shuō)宋代(公元1000年左右)的唐福創(chuàng)制了世界上第一支火箭。后來(lái)，由于軍事的需要，火箭技術(shù)得到發(fā)展。象古代火箭技術(shù)水平最高的“飛空砂筒”，就曾顯赫一時(shí)。根據(jù)《武備志》記載，我國(guó)明朝的這種火箭發(fā)射出去，還能夠自己飛回來(lái)，它是利用另一級(jí)的反向力量飛回來(lái)的，這是最早的兩級(jí)火箭了。歐洲最早使用火箭是在公元1241年，當(dāng)時(shí)韃靼人在抵抗波蘭人的戰(zhàn)役中，首先使用了火箭。這大概對(duì)波蘭人也是一個(gè)啟發(fā)和促進(jìn)，因?yàn)楹髞?lái)在歐洲關(guān)于早期火箭方面所出版的書(shū)中，據(jù)說(shuō)最有趣、內(nèi)容最全面的書(shū)，就是波蘭的大炮專家西米羅維茲所寫(xiě)的。他的書(shū)于1650年出版，其中還附有兩百幅插圖。

被埋沒(méi)的火箭之父

世界上最早科學(xué)地說(shuō)明火箭原理的，是英國(guó)的大科學(xué)家牛頓。他在1678年提出的第三定律，“反作用力等于作用力，但方向與其相反。”科學(xué)地回答了受力運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。但牛頓并不是專為研究火箭而提出這個(gè)定律的。此后，英國(guó)人也使用了火箭，也許是由于1766年，英國(guó)的軍隊(duì)在東印度遭到火箭射擊的緣故。后來(lái)在反拿破侖的戰(zhàn)爭(zhēng)中，他們還把這種武器出租給盟軍。

二十世紀(jì)初，著名的俄國(guó)科學(xué)家齊奧爾科夫斯基最先認(rèn)真地研究了火箭如何飛往宇宙等問(wèn)題，后來(lái)他被人們譽(yù)為“宇航之父”。他在1903年發(fā)表的《用反作用器研究宇宙空間》的論文中，提出了火箭推進(jìn)的速度公式，并且他第一個(gè)把火箭原理和航天的概念建立在科學(xué)基礎(chǔ)之上，研究了飛船的起飛方法和條件，還想象了未來(lái)人在飛船里生活的情景。同時(shí)他大膽地提出，采用液體作推進(jìn)劑的多級(jí)火箭和建造地球以外火箭站的設(shè)想。

1895年，他發(fā)表了人造衛(wèi)星的一個(gè)圖樣，提出以人造衛(wèi)星為宇宙航行的中途基地，向月球和其他星球發(fā)射火箭的主張。他還科學(xué)地論證了借助火箭實(shí)現(xiàn)宇宙飛行的可能性。然而，他開(kāi)始的一系列研究工作，并沒(méi)有受到俄國(guó)的重視。

齊奧爾科夫斯基以后，蘇聯(lián)于1931年成立了“噴氣推進(jìn)研究小組”；1933年8月，他們研制成功第一枚液體火箭，但他們的技術(shù)水平，當(dāng)時(shí)不如德國(guó)，也不如美國(guó)，因?yàn)樽钤缰瞥鳊R奧爾科夫斯基所設(shè)想的液體燃料火箭的是美國(guó)的戈達(dá)德。

第一次世界大戰(zhàn)中，戈達(dá)德就發(fā)展了一種固體燃料硝化甘油及槍棉火箭，并且在停戰(zhàn)前兩天，即1918年11月戈達(dá)德還為一些軍事觀察家們，做過(guò)一次成功的示范表演。翌年他就提出了一篇報(bào)告，題為《達(dá)到極高高度的一種方法》，其中談到利用固體推進(jìn)劑制造火箭射人宇宙太空的問(wèn)題。

1926年的試驗(yàn)是戈達(dá)德新的起點(diǎn)，隨后他提出了多級(jí)火箭的理論，企圖把火箭射到月亮上去。雖說(shuō)戈達(dá)德的設(shè)想沒(méi)有錯(cuò)誤，并且到達(dá)月球現(xiàn)在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，但是，當(dāng)時(shí)他的研究工作，就象齊奧爾科夫斯基最初那樣，并沒(méi)有受到美國(guó)的重視，甚至更糟糕。

由于戈達(dá)德的火箭被美國(guó)人忽視了，所以最先實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代火箭技術(shù)的不是蘇聯(lián)也不是美國(guó)，而是德國(guó)。

令人失望的成功

德國(guó)人在20年代末期就開(kāi)始研制液體燃料火箭。最初是奧伯斯對(duì)許多技術(shù)性問(wèn)題作了探討，于1923年出版了《從火箭到星際太空》一書(shū)，1927年，德國(guó)就成立一個(gè)太空飛行協(xié)會(huì)，并且僅一年時(shí)間就吸收了3，500名會(huì)員。到1942年，培內(nèi)明德火箭研究所試驗(yàn)成功世界上第一枚現(xiàn)代化的火箭——A-4火箭。它是使用液氧-酒精做推進(jìn)劑的，最大速度接近每秒兩公里，射程189.8公里左右。

A-4火箭的成功充分說(shuō)明，當(dāng)火箭可以自備氧化劑時(shí)，它就可以在沒(méi)有空氣的外層空間飛行，可見(jiàn)人類距離飛出地球的引力已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。如果德國(guó)此時(shí)繼續(xù)研究用火箭發(fā)射人造衛(wèi)星的話，很可能人類的航天史要重寫(xiě)。但是，當(dāng)一些人還陶醉在把液體燃料火箭發(fā)展成太空飛行工具的夢(mèng)想中時(shí)，第三帝國(guó)提出了另外的要求，即馬上發(fā)展成新式武器，這是由于希特勒所感興趣的是A-4火箭的速度，因?yàn)樗岣叩揭羲俚?倍，而這個(gè)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過(guò)了飛機(jī)的速度，足以使英國(guó)的空軍防不勝防。

今非昔比

科學(xué)家們計(jì)算出，要想進(jìn)入宇宙太空飛行，必須達(dá)到“第一宇宙速度”，即每秒約七點(diǎn)九公里的速度。當(dāng)被發(fā)射出去的物體在大氣層外獲得這一速度時(shí)，物體將繞地球運(yùn)行；當(dāng)物體達(dá)到每秒十一點(diǎn)二公里的速度稱為“第二宇宙速度”，這時(shí)物體將沿一條拋物線軌道運(yùn)行，再也不能返回地球了；當(dāng)物體獲得每秒十六點(diǎn)七公里以上的速度時(shí)，就稱為“第三宇宙速度”，這時(shí)物體將沿一條雙曲線軌道運(yùn)行，最終擺脫太陽(yáng)的引力，飛到太陽(yáng)系以外去。

然而，無(wú)論怎樣，要達(dá)到這樣高的速度，需要巨大的推力。長(zhǎng)期以來(lái)，人們付出了巨大的代價(jià)和地球引力作斗爭(zhēng)。1957年，蘇聯(lián)首先使火箭的速度達(dá)到了軌道速度，接著便展開(kāi)了一場(chǎng)激烈的空間爭(zhēng)奪。

不久，蘇聯(lián)的衛(wèi)星上了天，此后，雖說(shuō)空間技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)，但是火箭的最大速度并沒(méi)有很大的提高。當(dāng)然，在這幾年中，火箭技術(shù)的發(fā)展還是很快的。例如美國(guó)火箭，從“紅寶石”、“三角”、“擎天神”、“阿其那”、“人馬座”、“泰坦二號(hào)”，到“土星一號(hào)”、“土星～I(xiàn)B”，幾乎一個(gè)比一個(gè)更高大。1967年美國(guó)又創(chuàng)制了“土星五號(hào)”，它的個(gè)子更大，也是迄今最大的運(yùn)載火箭。當(dāng)“土星五號(hào)”頂部安放上太空飛船時(shí)，這個(gè)巨大的火箭在地面矗立起來(lái)高達(dá)110多米，比美國(guó)著名的自由神像還要高出大約六層樓。

“土星五號(hào)”是由三節(jié)火箭接成的，由于它體積太大，光是把這幾部分運(yùn)送到發(fā)射地點(diǎn)肯尼迪角去，就是一項(xiàng)非常困難的工作。最上面一節(jié)，即把太空船送進(jìn)軌道的那一節(jié)，一般飛機(jī)運(yùn)載不了，是用一種稱作“超級(jí)孔雀魚(yú)”的特大運(yùn)輸機(jī)搬運(yùn)的；中間一節(jié)，據(jù)說(shuō)是迄今制造的最強(qiáng)大的氫燃料火箭，對(duì)于它的運(yùn)輸，飛機(jī)已經(jīng)無(wú)能為力，只好采用駁船把它從加里福尼亞洲經(jīng)過(guò)巴拿馬運(yùn)河送到發(fā)射場(chǎng)；最下面一節(jié)體積最大，特制了巨大的駁船，才把它從墨西哥灣的密西西比試驗(yàn)所運(yùn)到發(fā)射場(chǎng)。

“土星五號(hào)”表明，美國(guó)在運(yùn)載火箭技術(shù)方面，走到了蘇聯(lián)的前面。現(xiàn)代的火箭技術(shù)，已經(jīng)達(dá)到高度完善的程度，具有強(qiáng)大的推力，象“土星-5號(hào)”運(yùn)載火箭的第一級(jí)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)，就具有690噸的推力，而該火箭安裝了五部這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)。

但是，火箭技術(shù)仍在繼續(xù)發(fā)展著，例如最近人們提出了一種由渦輪火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和沖壓式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成的綜合式火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方案。此外，正在研制原子火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，即核能發(fā)動(dòng)機(jī)等?？梢灶A(yù)言，火箭為人類走向太空，將做出更大的貢獻(xiàn)。

(賈秉恒摘自《人類的翅膀》)