星際航行的新階段

正當全世界的人民滿懷著信心和希望進入新的一年的時候，傳來了人類征服宇宙歷史上新的偉大勝利的消息。1月2日那天晚上，從蘇聯發射了一支多級火箭，這支多級火箭的最后一級，在燃料用完以后余重1427公斤，獲得了每利11．2公里以上的速度。這支宇宙火箭在發射后34小時之內就到達月球區域，利用它所攜帶的自動式的科學測量儀器，對月球進行了探索，通過無線電發報機把結果傳到地球上來，并且，在這項任務完成以后，進一步完全脫離了地球和月球的吸引力，在1月7日進入了它的新的經常性軌道，變成了一個環繞太陽運行的行星。世界上第一個人造行星就此誕生了。如果說，1957年10月4日發射的第一個人造地球衛星開始了星際航行的新紀元，那末宇宙火箭的發射，又把人類帶進了星際航行的一個更新、更高的階段。

發射宇宙火箭需要怎樣的科學技術？

大家知道，蘇聯發射人造地球衛星的辦法是發射多級火箭。在多級火箭中，前一級火箭的任務就是靠自己的發動機工作產生推力，使得下幾級火箭增加到一定的速度，它在完成自己任務后就自行脫落，讓剩下來的火箭可以減輕負擔，使速度更容易增加。最后一級火箭的有效載重就是人造衛星。現在發射宇宙火箭在原則上沒有什么不同，但是由于需要達到第二宇宙速度（每秒11.2公里以上），因此多級火箭的級數就要更多一些，最后的一級火箭便是宇宙火箭，它所攜帶的科學觀測儀器電源等就是最后有效載重。

可以想像，為要使一定的有效載重達到所期望的速度，火箭在地面上一開始發射時的總重量一定要比最后的有效載重大好多倍。因為其中一大部分是各級火箭使用的燃料（在工作過程中消耗掉）；還有前幾級火箭的重量，（在工作過程中依次被拋棄掉）。起飛時總重量比最后有效載重的這個倍數，取決于所使用的燃料性能和火箭設計（火箭結構和發動機）。如果按照一般的科學技術標準，每增加一級火箭，總重量大約要增加前一級火箭重量的10倍。這也就是說，如果宇宙火箭是用四級火箭發射，則起飛時火箭總重應該是最后有效載重的10×10×10×10＝10000倍。這樣，從宇宙火箭所載有效載重為361．3公斤來看，起飛時總重大約是4000噸的樣子。而為了從地面把整個火箭朝上推動起來，一開始推力至少要6000－7000噸，這是有何等威力的發動機！

從蘇聯發射第一個人造衛星到發射宇宙火箭，在火箭科學技術上一定有重大的發展，可能上面的估計是顯得太保守了。由于火箭技術的改進，為了發射宇宙火箭，可以設法把在一開始時的總重量減輕很多，但無論如何，起飛時火箭發動機的推力不會小于數百噸的規模。

發射宇宙火箭除了動力的要求之外，還有控制的要求。在發射的過程中，每一級火箭發動機在何時何處開始工作，何時何處停止工作，都需要按事先規定的安排進行，這只能依據很精密的自動測量控制設備，隨時測量誤差，隨時糾正誤差，最后，在宇宙火箭走上軌道時，能有事先確定的速度和位置，否則就會差以毫厘，失之千里。

發射火箭牽涉到的科學技術是很復雜和廣泛的。我們很難一一例舉。這些科學技術只有技術上最發達的國家才能做到。

蘇聯成功地發射了宇宙火箭的事實，再一次雄辯地證明，在科學技術成就方面，蘇聯已遠遠地把美國拋到后面了。社會主義在科學技術上賽過資本主義，這已不只是一個愿望而是鐵的事實了。

為什么沒有在月球上降落？

由于月球的質量只是地球的六分之一，所以它的引力要比地球的引力小得多。要設法在月球附近搞一個繞著月球轉的人造月球衛星，只需要它具有每秒1．66公里的速度就足夠了。要從月球表面沖出月球的引力范圍，也僅需要有每秒2．34公里的速度。距離月球表面愈遠，需要的速度也就愈小。

我們知道，這次發射的宇宙火箭，由于初始速度要比每秒11．2公里還高些，也就是說，在它克服地球的引力以后，還有余力前行，而在趨近月球的時候，（最靠近時達到離月球表面7500公里的樣子）又有力量戰勝月球對它的引力，因此月球就留不住這位不速之客，宇宙火箭就愈走愈遠了。

也許，有些人會感到失望。他們問：難道降落在月球上不更好一些么？這是否是沒有達到事先期望的結果？

我們知道，一個物體在宇宙空間相對于另一個物體運動的軌道，取決于它們之間的距離和它們的速度（包括大小和方向），而這些是在不斷地變化著的。要使一個物體采取事先規定的軌道就必需要求它在一定地點具有一定的速度，只要稍有偏差，就會引起軌道的變化，有時還會是根本不相同的結果。舉一個簡單例子，美國在1958年10月也曾企圖發射一個月球火箭，由于在速度上差了百分之二，結果導致完全失敗。如果我們企圖朝月球本身描準時，要注意到月球本身也是在運動著，那末，如果在宇宙火箭走上脫離地球的軌道時，時間上或者速度上稍有差錯，就會影響到全局，因此，事先描準的要求是比較困難的。

當然，困難并不是沒有辦法解決的。如果最后一級火箭（宇宙火箭）的燃料并不完全用盡而是保留一部分，在趨近月球時，根據實際誤差的情況，把火箭發動機重新開動，用調整噴氣方向的辦法糾正誤差，這樣就有可能達到目的。甚至可以用“剎車”（即反飛行方向噴氣）的辦法來降低速度，來實現人造月球衛星的要求。當然，怎樣及時測量誤差，怎樣指揮發動機工作，都是很繁雜的科學技術問題，但在原則上是完全可以解決的。

根據公報，蘇聯宇宙火箭上并沒有這樣的設備，顯然是本來就沒有打算達到這樣的目的。發射這支宇宙火箭的任務，是要達到第二宇宙速度，是到宇宙空間去。火箭所攜帶的科學儀器的任務就是要研究空間、特別是月球附近區域的宇宙空間的特點。火箭完全按照預先計算那樣進入了軌道。火箭接近月球的程度，恰好足以獲得關于月球磁場及其放射性的最豐富的材料，這將大大有助于我們對月球本身結構的了解。另外，宇宙火箭還從事于宇宙線、太陽微粒幅射和流星粒子的探查，這使我們第一能深入到離地球幾十萬公里的地帶去作實地調查。蘇聯宇宙火箭出色地完成了全部科學研究任務意義是很大的。

當然，這并不是說，以后就不必設法建立人造月球衛星，或者用“剎車”的辦法在月球上安然降落的了。這些工作都將在不久的將來實現。

怎樣會變成人造太陽行星的？

宇宙火箭在離開月球區域后，忽然改變了身份，變成了太陽系中的一個新成員，這一點也引起了一些人的驚奇。太陽怎末會插手進來的？為什么在從地球到月球這一階段沒有注意到太陽的影響？

事實上，太陽并不是臨時出現在舞臺上的演員。它的吸引力一直在作用著。要是沒有這個吸引力，地球和其它的行星就不會按著大家所熟知的規律運動了。

太陽的引力不但作用在地球上，也作用在環繞地球運行的月球上，地球和月球是當作一個總體受到太陽引力作用的。當宇宙火箭走到離地球1000公里的地方，脫離了地球和月球的吸引力以后，太陽的引力成了對宇宙火箭起決定作力用的一種力量。太陽的引力如此強大，使得宇宙火箭像孫悟空一樣，雖然一個斛斗十萬八千里，仍然逃不出如來佛的手掌，火箭無法掙脫太陽的引力，只能乖乖地繞著太陽轉，成為第一顆人造行星，太陽系的第十顆行星。

宇宙火箭是朝地球本身繞太陽運行的方向發射的，而且在脫離地球引力作用范圍后，沒有弄得“精疲力竭”，尚有一定的速度。這樣它相對于太陽就有

宇宙火箭上了天，

不等七七就團園，

遙指王母你且聽，

從此不受分離怨。

李國靖插畫并詩

比地球公轉略為大些的速度（即比每秒三十公里還大），因此它的軌道是一個比地球軌道大一些的橢園。也就是說，宇宙火箭距太陽比地球還遠一些，處在地球和火星之間。

那末，能不能使宇宙火箭離開太陽系，飛到其他球星上去呢？在理論上說是可以的。只要使火箭在擺脫地球引力之后所具有的速度，超過每秒16.7公里就行。這個速度也就叫第三宇宙速度。

現在的人造太陽行星和已有的幾個人造地球衛星不同，它的壽命可以說是無限的，它將永遠圍繞太陽運行。因為，跟其他行星一樣，宇宙火箭在星際空間并不受什么阻力，宇宙火箭周圍的環境對火箭的影響是微不足道的。當然，它有可能受到流星的襲擊，但是一般的流星都很小，對火箭不會有任何影響，而它和大流星碰撞的機會是極小的，大概走幾百年也不見得碰到一次。也跟其他星球一樣，宇宙火箭沿著軌道運行的速度會有改變，在近日點（軌道上離太陽最近之點）的時候，速度約為每秒32公里，在遠日點時，約為每秒24公里。

另外一件有趣的事是：第一個人造行星有可能在一百五十四年以后，同地球重逢。因為宇宙火箭在今年一月二日從地球發射出去以后，只要它在運行中不遇到任何障礙的話，將永遠沿著同一條橢園形軌道運行。正因為如此，它每當走完自己的軌道一周以后，都將返回發射區。我們知道，宇宙火箭運行軌道一周的時間是四百五十天。所以，可以預期，從一月二日起，四百五十天以后，它將第一次回到地球軌道上發射火箭的地方。但是，那時候地球本身已沿著自己的軌道向前走得很遠了，它跟宇宙火箭的距離將遠遠超過地球跟太陽的距離。在人造行星運行兩圈以后，這個距離還會更大：一個在太陽這一邊，一個在太陽那一邊。運行三圈和四圈以后，火箭跟地球的距離分別為兩億公里和六千七百萬公里。在1975年初，宇宙火箭距地球的距離將是最近幾十年中最接近的一次，但是就在那時也還有一千五百萬公里遠。直到2113年，即距今一百五十四年以后，據計算，宇宙火箭才有機會同地球相遇，不過，由于宇宙火箭的軌道受到月球和各行星的影響而發生變化，這個人造行星將不會同地球相碰。

人怎樣進入星際空間？

研究星際航行的最根本目的還是要設法使人能夠乘坐星際航船——宇宙火箭到其它星球上去旅行。何況，有許多工作，都是必需要人親自去動手才能作得好，有許多臨時會出現的特殊情況，必需要人親自去應付才行。

那末，要想使人進入星際空間，有什么樣的問題需要解決呢？

從安全上來考慮，首先就會想到如何回到地球表面上來的問題。目前的情況可以說是“離地容易回地難”，因為在那茫茫無際的星際空間中，如果一旦錯過目標，臨時出了事故就很難想辦法來挽救了，進一步說、如果能回到地球附近，由于地球吸引力增強，顯然朝地面的速度愈來愈大，那末，為了在宇宙火箭穿過地球的大氣層時、不致由于強烈的摩擦加熱而焚毀的話、就必須設法把速度變慢，這在原則上可以用前面提到的“剎車”的方法，或者再加上事先裝備在里面臨時伸出的滑翔翼的輔助來慢慢地降落到地面上（在火箭離地面時問題并不如此嚴重，這是由于發射一開始不久，火箭的速度還沒有加得太高就已經到了大氣層外面了。）。還有人想到，使宇宙火箭在靠近地球表面時先穿過大氣高層，受到一次“剎車”作用，但又穿出大氣層外面去，下一次再回來又穿過一次大氣高層，速度再減低一下。如此經過多次，速度可以降低下來。而由每次在大氣高層中只是擦過一下，不致于像直接跳進大氣海洋中那樣嚴重受熱。可是，大家都會想到問題的另一方面，要湊好適當的軌道，控制的問題就更復雜了。

蘇聯在1958年8月發射的一只探空火箭，達到離地面四百多公里，其中裝載的試驗動物（兩只小狗）安然無恙地回到地面。這是生物從地球上出發到了星際空間又回到地面的新成就。這說明重入地球大氣層的技術問題正在日益趨近于解決。

人走到星際空間中去時還要考慮到周圍的環境和內部的反應。在宇宙火箭里造成一個適用人生活的環境，一般說，并不困難。譬如說，可以設法維持宇宙火箭艙內一定的氣溫氣壓，并有為呼吸必需的把二氧化碳轉化成氧氣的設備。至于說宇宙空間中外來的兩種大威脅——宇宙線照射和流星撞擊的破壞作用，可以在實現載人的星際航船以前，通過多次宇宙火箭的探索來掌握情況，事先采取必要的防護措施和對策。

人在星際空間旅程中還會有一些特殊的生理感覺。首先在火箭發射階段，由于和引力相反的方向有一個較高的加速度，這就使乘客身上會感到十分沉重的壓力，為了生命安全就不得不把火箭上升的加速度限制在一定的范圍內。反過來，當火箭發動機停止作用，也就是宇宙火箭進入了星際航行軌道以后，由于人和他所乘的航船在受到地球或其它天體引力所產生的加速度都是同樣大小，因此人就感到失去了重量，因此也就沒有“上”“下”的區別。

在“失重”的情況下，在星際航船里活動的人就會引起“飄飄欲仙”的感覺，可以用句俏皮話來說，這種感覺只有“上天”之后才有。在這種環境生活起先是不習慣的，但經過一定時間的鍛煉后也就不足為怪了。

很難想像得完全，在宇宙航行面前還會出現怎樣的科學技術問題。無論如何，我們人類已經進入了這樣的一個偉大的時代。正如宇宙航行的創始人之一偉大的科學家齊奧爾科夫甫斯基所預示的：“地球是人類的搖籃，但人類不會長久停留在這搖籃里。”我們有這樣的信心：宇宙航行的時代也就是共產主義在全世界勝利的時代。