人類飛行小史

世界各地都流傳著關(guān)于飛行的古老傳說，表明在很早以前，人們就暢想著像鳥兒一樣飛上天空?！渡胶＝?jīng)》里描述了遙遠(yuǎn)的奇肱國，那里的人們只有一只手，擅長制造機械，“能作飛車，從風(fēng)遠(yuǎn)行”。在古希臘的傳說里，國王代達(dá)羅斯和他的兒子伊卡洛斯為了逃出迷宮，用蠟把羽毛粘在一起制成翅膀。他們成功地飛出了迷宮，但伊卡洛斯由于飛得太高，蠟被太陽曬化了，不幸跌落到大海里淹死。

出于對飛行的向往，人們嘗試制作了種種會飛的玩具，比如我們熟悉的風(fēng)箏和竹蜻蜓。但直到19世紀(jì)，隨著物理學(xué)的發(fā)展，人類飛行的夢想才漸漸變成現(xiàn)實。

熱氣球

熱氣球常常被用于觀光旅行，它的發(fā)明靈感可能來自中國古代的孔明燈。熱氣球升空的原理很簡單：熱空氣的比重比冷空氣要小，所以熱氣球比周圍相同體積的冷空氣更輕，從而能夠在浮力的作用下升上天空。

在法語中，觀光熱氣球叫“蒙戈爾菲耶”，這是為了紀(jì)念最先嘗試用熱氣球載人的發(fā)明家蒙戈爾菲耶兄弟——約瑟夫-米歇爾·蒙戈爾菲耶和雅克-艾蒂安·蒙戈爾菲耶。經(jīng)過多次嘗試之后，1783年9月19日，他們在凡爾賽宮的廣場上進行了公開試驗。他們選擇了3名特殊的“乘客”：一只雞、一只鴨和一只綿羊。

在路易十六國王和瑪麗·安托瓦內(nèi)特王后的注視下，氣球在8分鐘的時間里飛上460米的高空，然后降落在3.2千米外，里面的動物安然無恙。看到試驗取得了成功，國王終于批準(zhǔn)他們進行載人試驗。

之后，蒙戈爾菲耶兄弟制作了一個更大、更華麗的熱氣球。該熱氣球高23米，直徑15米，深藍(lán)色的布面上點綴著華麗的金色和紅色。1783年11月21日，物理學(xué)家讓-弗朗索瓦·皮拉特·德·羅奇耶和軍官弗朗索瓦·洛朗·達(dá)朗德乘坐這個熱氣球進行了25分鐘的飛行演示：垂直飛行距離910米，水平飛行距離9千米。這就是歷史上第一次熱氣球載人飛行。

受到這次試驗成功的鼓舞，人們紛紛效仿，嘗試不同的設(shè)計，并挑戰(zhàn)更遠(yuǎn)的距離。1785年1月7日，法國發(fā)明家讓·皮埃爾·布朗夏爾和美國物理學(xué)家約翰·杰弗里斯完成了乘坐熱氣球飛越英吉利海峽的壯舉。同年7月，羅奇耶也乘坐熱氣球飛過了英吉利海峽，卻不幸發(fā)生事故遇難。

“熱氣球熱潮”也啟發(fā)了法國科幻作家儒勒·凡爾納，他出版的第一部長篇小說就叫《氣球上的五星期》。

飛艇

熱氣球只能隨風(fēng)飛行，無法隨意操控方向。為了解決這一問題，科學(xué)家嘗試為熱氣球安上蒸汽引擎、螺旋槳和風(fēng)帆，由此發(fā)明了飛艇。

第一個乘坐飛艇的是法國發(fā)明家亨利·吉法爾。1852年9月24日，他坐著自己設(shè)計的飛艇飛行了27千米。不過，這艘飛艇的動力有限，遇到太強的風(fēng)力，是無法逆風(fēng)飛行的。

受到吉法爾的啟發(fā)，新的設(shè)計不斷涌現(xiàn)。這其中最有名的是德國退役軍官費迪南德·馮·齊柏林伯爵發(fā)明的硬質(zhì)飛艇。1900年7月2日，齊柏林設(shè)計的硬質(zhì)飛艇LZ1試飛成功。它長約128米，寬約12米，可搭載150千克的重量。為了讓飛艇堅固耐用，同時盡可能地輕巧，齊柏林使用了鋁作為飛艇的骨架。當(dāng)時科學(xué)家剛剛實現(xiàn)鋁的工業(yè)化生產(chǎn)，鋁的價格隨之下滑，所以才能被用在飛艇上。

就像發(fā)明熱氣球的蒙戈爾菲耶兄弟一樣，齊柏林的名字成為硬質(zhì)飛艇的代名詞。這也是著名重金屬樂隊“齊柏林飛艇”名字的由來。在兩次世界大戰(zhàn)期間，飛艇被投入戰(zhàn)爭?？恐聡姺降拇罅坎少徲唵?，齊柏林創(chuàng)辦的公司一躍成為飛艇制造巨頭。戰(zhàn)后，公司轉(zhuǎn)向觀光旅游業(yè)。然而，飛艇中的氫氣存在安全隱患。氫氣是一種可燃性氣體，遇到雷擊、靜電火花等情況就極易發(fā)生燃燒，甚至爆炸。隨著飛艇越造越大、搭載的乘客越來越多，事故傷亡變得越發(fā)慘重。

興登堡號事故標(biāo)志著飛艇熱潮的退卻。1937年5月6日，興登堡號載著97人從德國飛往美國，在降落時發(fā)生火災(zāi)，導(dǎo)致36人喪生。由于當(dāng)時現(xiàn)場有許多觀眾，還有廣播電臺實況播報，事故的消息迅速傳開，讓公眾對飛艇旅行產(chǎn)生了恐懼。

與此同時，飛機性能在不斷改進，飛艇便逐漸退出了歷史舞臺。如今，飛艇更多的是作為蒸汽朋克風(fēng)格的重要元素，出現(xiàn)在游戲、動漫等幻想作品中。但由于飛艇能耗低、經(jīng)濟環(huán)保，仍有科學(xué)家在探索飛艇在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。

滑翔機

說到飛行，大家最熟悉的應(yīng)該就是萊特兄弟的故事了。萊特兄弟的母親心靈手巧，能熟練操作各種機械。在母親的影響下，兄弟倆對機械產(chǎn)生了興趣。

長大后，兄弟倆經(jīng)營一家印刷廠，后來開了一家自行車修理店。19世紀(jì)90年代，報刊上常常報道關(guān)于滑翔機試驗的消息。其中，對他們觸動最大的是德國飛行家奧托·利林塔爾的悲劇故事。利林塔爾是滑翔機飛行試驗的先驅(qū)，1896年，在一次試驗中發(fā)生事故，不幸身亡。對于利林塔爾的滑翔機飛行試驗，萊特兄弟認(rèn)為，通過滑翔加速是可行的，但是如何控制飛機呢？

于是，萊特兄弟利用堅固的木材作為飛機的框架。他們先嘗試了大量的滑翔機試驗，然后為滑翔機裝上引擎，最終在1903年12月17日試飛成功。這一天，他們嘗試了4次低空飛行，最長的一次用時59秒，飛行距離為260米。

萊特兄弟的成功轟動世界，也令19歲的馮如振奮不已。馮如出生在廣東省恩平市的一個貧困農(nóng)民家庭，為了養(yǎng)家糊口，他12歲就跟著親戚遠(yuǎn)赴美國打工?？吹矫绹l(fā)達(dá)的工業(yè)，他決心學(xué)習(xí)機械技術(shù)，改變中國貧窮落后的狀況。他早早預(yù)見飛機將在軍事上發(fā)揮重要作用，便立刻投身飛機研發(fā)。

1909年9月21日，馮如1號在美國奧克蘭試飛成功，這是中國人設(shè)計制造的第一架飛機。此時距離萊特兄弟試驗成功僅過去不到6年。接下來，馮如不斷改善飛機性能。他的馮如2號時速高達(dá)104千米，飛行高度最高可達(dá)200余米，引起轟動，西方媒體稱他為“東方的萊特”。

為了祖國的航空事業(yè)，1911年2月，馮如帶領(lǐng)核心技術(shù)團隊，攜帶全部設(shè)備和兩架先進飛機回國?？上於视⒉牛?912年8月25日，馮如在飛行表演中不幸發(fā)生事故，以身殉國。

直升機

直升機的設(shè)計靈感來自中國古代玩具竹蜻蜓。達(dá)·芬奇在手稿中也提過類似的設(shè)想?？苹米骷曳矤柤{在他的作品中虛構(gòu)了一臺信天翁號直升機，依靠背上的37個螺旋槳飛行。

第一位完成直升機載人飛行的是法國工程師保羅·科努。和萊特兄弟一樣，他最初從事自行車制造和維修工作。當(dāng)時，有兩位富商設(shè)立了一項大獎，許諾將5萬法郎獎勵給第一位駕駛比空氣重的飛行器飛行1千米并返回原地的人。為了競爭這個獎項，科努開始了飛機的設(shè)計和制造。

1907年，科努設(shè)計的直升機試飛成功。盡管這次試飛僅離地30厘米，停留了20秒，但這仍然是公認(rèn)的首次直升機載人飛行。

從老照片上可以看到，科努的直升機造型更像滑翔機，只是兩側(cè)機翼上各有一個巨大的螺旋槳。經(jīng)過多位科學(xué)家的改進，直升機才成為今天我們熟悉的樣子。這其中一個重要的里程碑，是俄裔工程師伊戈爾·西科斯基主持設(shè)計的VS-300，1939年首次試飛。它是第一架成功的單旋翼直升機，同時用一個小的尾槳保持平衡。

VS-300的成功開啟了直升機的工業(yè)化制造。直升機不擅長長途飛行，但它操作靈活，對起降場地要求不高，還能夠懸停，經(jīng)常用于航拍、巡邏、野外救援等。

噴氣式飛機

如今，大家出門旅行乘坐的民航客機大部分屬于噴氣式飛機，即使用渦輪發(fā)動機（噴氣發(fā)動機）推進的固定翼飛機。

第一架試飛成功的噴氣式飛機是海因克爾He-178，誕生于1939年。在此之前，德國和英國的兩位工程師分別發(fā)明了渦輪噴氣發(fā)動機，英國的弗蘭克·惠特爾搶先一步，但德國的漢斯·馮·奧海恩最先成功地用它將飛機送上了天空?？萍紕?chuàng)新當(dāng)中的競爭真是激烈呀！

二戰(zhàn)后，航空產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，歐美國家的名流政客、商業(yè)巨頭紛紛乘坐飛機出行。隨著美國的波音公司和道格拉斯飛行器公司迅速崛起，在商業(yè)競爭的壓力下，歐洲國家競相研發(fā)更快的飛機。超音速飛機就這樣誕生了。這其中著名的就是協(xié)和號，1969年由英國和法國公司聯(lián)合研發(fā)。

為了形容協(xié)和號的速度之快，英國航空公司打出了“出發(fā)前到達(dá)”的廣告詞。這可不是夸張宣傳。協(xié)和號從倫敦飛往紐約只需3.5小時，而兩地之間的時差為6小時，也就是說，下午出發(fā)的乘客可以在紐約當(dāng)?shù)貢r間的上午抵達(dá)。

然而，協(xié)和號并未給航空公司帶來良好的收益。它的研發(fā)成功雖然是技術(shù)上的偉大成就，但消耗了大量的資金，每次飛行的油耗也遠(yuǎn)高于一般客機。當(dāng)時，坐飛機旅行非常昂貴，協(xié)和號更是其中的奢侈品，自然很少有人能夠負(fù)擔(dān)得起。因為經(jīng)濟效益不佳，再加上環(huán)境污染和事故等原因，協(xié)和號和其他的超音速飛機漸漸退出了歷史舞臺。

說完了最快的飛機，再來說說最大的飛機吧。人類歷史上最大、最重的噴氣式飛機，是運輸機安-225，在烏克蘭語中叫作“Mriya”，意思是“夢想”。它誕生于冷戰(zhàn)時期，最初是為了運輸航天設(shè)備而設(shè)計的，起飛重量超過600噸，最大載重超過250噸。它于1988年12月21日首次試飛，蘇聯(lián)解體后承接商業(yè)訂單，運輸大型貨物。

可惜，2022年2月27日，維修中的安-225在俄烏沖突中被毀，令眾多航空迷心碎不已?？紤]到高昂的制造成本和較小的市場需求，也許這樣的“巨無霸”飛機再也不會有第二架了。

載人航天

想要飛到更高的地方，就需要依靠火箭和飛船了。和飛機相比，飛船的設(shè)計要復(fù)雜得多，這樣才能保證起降過程中的安全，并在復(fù)雜的太空環(huán)境中保護好航天員。此外，飛船上面還要配備維持太空生活和完成科學(xué)實驗的設(shè)施?？梢哉f，每一艘載人飛船上都集中了工程學(xué)、材料學(xué)等各個領(lǐng)域的先進技術(shù)。而且，早期的火箭和飛船都是一次性的，這就使得每次飛行的成本更加高昂。

所以，目前航天飛行主要用于科學(xué)探索。為了獲取登上飛船的資格，航天員需要經(jīng)過艱苦的訓(xùn)練。他們不僅需要學(xué)習(xí)理論知識，還要擁有良好的身體，以承受飛行的影響，例如火箭發(fā)射和返回時產(chǎn)生的巨大加速度。

第一個進入太空的人是蘇聯(lián)航天員尤里·加加林，他在1961年4月12日乘坐東方1號飛船試飛成功。當(dāng)時正值冷戰(zhàn)期間，美國不甘其后，在第二年將航天員約翰·格倫送上了地球軌道。載人航天的時代就此開啟。

中國在2003年成為第三個有能力獨立完成載人航天的國家。2003年10月15日，中國航天員楊利偉乘坐神舟五號飛向太空，21小時23分鐘后順利降落。如今，你可以經(jīng)常在新聞中看到中國航天員在空間站工作的身影，或許在不久的將來，還能看到他們登上月球呢。

不過，只有成為航天員才能進入太空嗎？也不一定。近年來，隨著技術(shù)的進步，太空旅行正在變成現(xiàn)實。2011年，美國人丹尼斯·蒂托成為第一名太空旅客。到2021年，SpaceX、維珍銀河和藍(lán)色起源都進行了商業(yè)載人航天。盡管可回收火箭、可回收飛船的研發(fā)已經(jīng)大大降低了航天飛行的成本，但是目前太空旅行仍是少數(shù)人的特權(quán)。舉例來說，維珍銀河的太空之旅票價高達(dá)25萬美元（約合人民幣180萬元）。不過，等到技術(shù)進一步普及，也許在不遠(yuǎn)的將來，普通人也能體驗太空之旅，在太空中回望暗淡藍(lán)點。