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走向宇宙的“大功臣”——火箭
发布时间:2024-11-23
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火箭将人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等护送上天,在人类的航 天事业中发挥着举足轻重的作用,是人类走向宇宙的“大功臣”。

◆ 中国是火箭的故乡

北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞 行兵器——火箭。这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成, 内充火药,前端封死,后端引出导火绳,点燃后,火药燃烧产生的气体 向后喷出,以气体的反作用力把火箭推向前,飞行中杀伤敌兵。12世 纪中叶,原始的火箭经过改进后,广泛用于战争。如1161年宋军在与

金兵的“采石之战” 中所使用的“霹雳炮”, 其实就是一种火箭武  器。当时在中国民间  广为流行的能高飞的 “火流星”,实际就 是世界上第一种观赏  性火箭。随着丝绸之  路的发展和繁荣、商  船的航行和蒙古人的  西征,中国的火箭技  术传播到世界各地。

◆世界各地的火箭技术先驱者

俄国人齐奥尔科夫斯基最早从理论上证明用多级火箭可以克服地 球的引力从而进入太空,他建立了多级火箭理想速度公式。

美国人戈达德是液体火箭的发明者。他从1921年开始研制液体火 箭发动机,1926年3月16日,他研制的液体火箭发射成功。

德国人奥伯特在1923年论述了火箭飞行的数学理论,并对火箭结 构和星际飞行提出了许多新观念。他的理论在国际上产生广泛影响。

俄罗斯航天之父

“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”这 是世界上伟大的航天先驱者之一康斯坦丁 ·齐奥尔科夫斯基的名言。

齐奥尔科夫斯基于1857年出生在俄罗斯梁赞省一个美丽的村庄。 童年的他活泼伶俐,爱读书,喜欢思考问题,尤其是爱不着边际地幻想。

可是由于家里的条件不好,他只上过 几天的村办学校。10岁时因患上严重 的猩红热,他几乎完全失去了听力。 生理障碍使他同人们疏远了,但却促 使他发奋读书。他自修了中学和大学 课程,掌握了数学、物理学、天文学 等方面的知识。

齐奥尔科夫斯基受凡尔纳科幻小说的吸引,对升空飞行和太空旅行具有浓厚兴趣,也进行了相关的科学研究工作。他设计制造了俄罗斯第一 台风洞,最早提出了硬式飞艇思想。为了研究生物在飞行环境中的反应, 他设计了一种研究加速度对生物体影响的装置。1883年,他在一篇题 为《自由空间》的论文中首次指出利用反作用装置作为外太空旅行工具 的推进动力的可能性。他在1893年发表的科幻小说《月球上》及1895 年写的《地月现象和万有引力效应》中进一步发展了有关太空飞行的思 想。1897年他推导出了著名的火箭运动方程式。在这些工作的基础上, 齐奥尔科夫斯基于1898年完成了航天学经典性的研究论文《利用喷气 工具研究宇宙空间》,之后又发表了多篇关于火箭理论和太空飞行的论 文,系统地建立起了航天学的理论基础。

在对火箭运动理论进行了一番研究之后,齐奥尔科夫斯基又对星际航行问题进行了研究和展望。他在1911年发表的论文中详细地描述 了载人宇宙飞船从发射到进入轨道的全过程,内容涉及飞船起飞时的壮 观景象、超重和失重对航天员的影响、失重状态下物体的奇异表现、不 同高度看地球的迷人景观等。

齐奥尔科夫斯基既是一个踏实的科学家,又是一个热情的探索者。 他为航天事业贡献了毕生精力,一生发表了580篇科学论文和科学幻想作品,是现代航天学和火箭理论的奠基人。

现代火箭技术之父

罗伯特 ·戈达德是美国最早的火箭发动机发明家、现代火箭技术 之父。他出生在美国的马萨诸塞州,童年时就显示出对科学幻想和机械 的特殊兴趣,常迷恋于科幻小说。1911年,他取得克拉克大学博士学位后留校任教。他在实验室里第一 次证明了在真空中可存在推力,并 首先从数学上探讨包括液氧和液氢 在内的各种燃料的能量和推力与其 重量的比值。

1921年12月,戈达德完成了 第一台液体火箭发动机的研制。 1925年,他完成了液体推进剂的火箭发动机静力试验。1926年,他在冰雪覆盖的草原上发射了人类历史上第一枚液体火箭。这枚火箭长约3.4米,发射时重量为4.6千克,空 重为2.6千克,飞行延续了约2.5秒,最大高度为12.5米,飞行距离为 56米。这是一次了不起的成功,它的意义正如戈达德所说:“昨日的 梦的确是今天的希望,也将是明天的现实。”1929年,戈达德又发射 了一枚较大的火箭,这枚火箭带有一部气压计、一支温度计和一架用来 拍摄飞行全过程的照相机,是第一枚载有仪器的火箭。1932年,戈达 德首次采用陀螺控制燃气舵的火箭飞行试验成功。1935年3月8日, 安装降落伞的火箭试验成功并首次超过声速。

此外,戈达德还获得火箭飞行器变轨装置和用多级火箭提高发射 高度的专利,并研制了火箭发动机燃料泵、自冷式火箭发动机和其他部 件。他设计的小推力火箭发动机是现代登月小火箭的原型,曾成功地升 到约2千米的高度。

1945年,戈达德因病逝世,享年63岁。他虽然成功地发射了世界 上第一枚液体火箭,但最初并没有得到美国政府的重视和支持。直到 1961年苏联航天员加加林上天后,美国才发表了戈达德30年来研究液 体火箭的全部报告。戈达德被追授了第一枚航天勋章。

 现代航天学奠基人之一

赫尔曼 · 奥伯特是德国著名的火箭专家。他出生在奥匈帝国的特 兰西瓦尼亚(现罗马尼亚锡比乌)。12岁时,因受凡尔纳《从地球到月球》的影响而迷上了星际旅行。在第一次世界大战中,身为慕尼黑医 学院学生的奥伯特被征召到奥匈帝国军队当兵。这期间,他专注于宇宙航行的基础理论研究,阅读了所有 能够找到的关于火箭和宇宙航行的著 作。战争结束后,奥伯特重新回到校园,不过他没有继续学医,而是选择 物理学。1923年,他发表了《飞往星际空间的火箭》(1929年经过修改 和充实后改名为《通向航天之路》), 这部著作对早期火箭技术的发展和航天先驱者产生了较大的影响。奥伯特于1940年加入德国国籍,受聘于佩内明德研究中心,参与了 V-2 火箭的研制工作。他虽然没有直接参与发明后来的A-4 火箭发动机, 但 A-4 火箭却完全是以他的理论框架为基础的。第二次世界大战后,奥伯特先是到瑞士任火箭技术顾问,后又为意大利海军研究固体推进剂防空火箭。1951年,他到美国与布劳恩合作,共同为美国空间规划努力。 1955~1958年,他在美国任陆军红石兵工厂的顾问,其间完成了两本书的写作,其中一本是对10年内火箭发展的可能性做展望,另一本谈 到了人类登月往返的可能性。

奥伯特的主要贡献是建立了下列条件之间的理论关系:燃料消耗、燃气消耗速度、火箭速度、发射阶段重力作用、飞行延续时间和飞行距 离等。这些关系是火箭设计要考虑的最基本因素。奥伯特更多地作为一 个理论家,而不是一个实验家,影响了整整一代工程师,是现代航天学 理论的奠基人之一。