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我们是怎样征服太空的?

2020年6月3日  来源:万物起源 作者:《新科学家》 提供人:zhongzhi83......

1944年9月8日,世界见识了一种可怕的新武器。巴黎和伦敦先后遭到从天而降的巨大飞弹的袭击。V-2弹道导弹是纳粹德国的最后一搏。希特勒相信它能扭转战争颓势。他错了,但V-2的确改变了历史的进程。

V-2并不是第一款火箭武器:拿破仑战争期间,以火药为燃料的导弹就被发明出来了。但V-2火箭第一次冲进大气层,接近太空边缘。

为此我们要感谢1882年出生的一位美国工程师罗伯特·戈达德。他童年时在病中自学了空气动力学,后来确信太空飞行是可能的。

1912年,戈达德申请了两项专利,他认为只有多级液体燃料火箭技术才足以挣脱地球引力。1919年,他在《一种达到极限高度的方法》这部开创性的著作中详细阐述了自己的观点。

火箭科学家

戈达德并不是唯一的太空设计工程师。1922年,一个叫赫尔曼·奥伯特的德国人在海德堡大学提交了一份关于火箭科学的博士论文,但被拒绝了。不过,奥伯特在第二年自费出版了一本名叫《通过火箭进入行星空间》的书,该书激励了一群志同道合的德国人组建了太空旅行学会。

与此同时,苏联也组建了星际旅行研究学会,这是从莫斯科军事学院分出来的一个官方机构。1924年10月,该学会就向月球发射火箭的可行性举行了一次公开辩论。制造第一枚液体燃料火箭并最终挣脱地球引力束缚的竞赛开始了。

美国人拔得头筹。1926年3月16日,戈达德在马萨诸塞州的奥本监督了第一枚液体燃料火箭的发射。它并未射向月球:它飞行了2.5秒,到达了12米的高度,然后在一片菜地里坠毁了。戈达德意识到,他需要某种手段来操纵飞行器,于是增加了可动轮叶和螺旋控制。

此时,戈达德在比赛中遥遥领先,但他的对手正在赶上来。1929年,奥伯特在一次稳定测试中成功展示了一款火箭引擎。奥伯特的团队中有一名18岁的学生,他叫沃纳·冯·布劳恩,他很快就取代了奥伯特,成为德国火箭事业的实际领导者。

1933年,在另一位未来火箭科学巨匠谢尔盖·科罗廖夫的指导下,苏联进行了自己的发射试验。科罗廖夫将成为苏联太空项目的指路明灯,直到1961年尤里·加加林被送入太空时,他仍然是苏联太空项目的负责人。

现实效仿科幻

太空一直强烈地激发着人们的想象力。不过,直到儒勒·凡尔纳于19世纪60年代出版了《从地球到月球》和《环绕月球》这两部小说,人们才开始认真设想前往太空。无论是美国火箭科学之父戈达德,还是其德国同行奥伯特,年轻时都曾从这些科幻小说中汲取灵感。在这些小说出版一个世纪后,他们在广受怀疑的情况下帮助人类实现了梦想。

早期的火箭科学家受到儒勒?凡尔纳小说的启发。

随着世界开始为战争的到来做准备,各国政府及其军队对火箭越来越感兴趣。试想,只须轻轻按下按钮,就可以把炸弹发射到另一个国家!更崇高的太空旅行理想则被搁置起来。

发射完毕

德国很快便占得先机。1933年开始研发V-2的原型,1934年成功进行了第一批发射试验。不过,经历了早期的成功之后,冯·布劳恩及其团队遭遇了一系列障碍,尤其希特勒对此并不热心。不过,随着盟军在战争中得势,火箭项目加快了速度。

从某些方面来看,V-2是一项巨大的成功。在1944年6月20日的一次飞行试验中,它成为世界上第一款弹道导弹,更确切地说,是第一个到达太空的人造物体。当时的工程师坚信,液体推动的大型火箭引擎可将人类送入太空。

纳粹的战败使德国退出了太空竞赛,但德国的火箭科学家们在被以前的敌人美国和苏联挖走后继续研究这个问题。起初,双方都想要未投入使用的V-2火箭及其制造技术,后来都积极建造用来发射核弹头的洲际弹道导弹,最后则开始了登月竞赛。所有这些都基于德国的火箭技术。

竞争很激烈,进步也很快。1946年,从新墨西哥州白沙导弹试验场发射的V-2弹头照相机捕捉到了弯曲的地球以及地球之外虚空的图像,这是第一幅太空照片。大约就是在这个时候,it's not rocket science[6]进入了日常话语。

美苏双方都对V-2做了改进,造出了更大更好的火箭。其中一方将物体送入地球轨道只是时间问题。1957年10月4日,这一天终于到了。

现在很难理解苏联发射世界上第一颗人造卫星所造成的恐慌。看到斯普特尼克一号将微弱的无线电信号传到地球,西方大为震动。这颗小金属球在地球轨道上运行了10周,后来在重新进入地球大气层时被烧毁。考虑到它的直径只有58厘米,内部只有一台无线电发射机,这种关切似乎太过了。不过,美国已经一败涂地。4年后,科罗廖夫将加加林送入地球轨道,苏联的优势似乎又增加了一倍。

漫步月球

但美国笑到了最后。1969年8月,NASA用一枚土星五号运载火箭将人送上月球。起初德国为赢得战争进行的背水一战最终使美国获得了宣传上的胜利——并且帮助推进了一项太空研究计划,该计划对于研究我们从哪里来、到哪里去具有莫大的价值。

发明

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