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十分艱巨而復雜的問題，經過成千上萬科學家和技術人員費盡心機的研究和百折不撓的實踐，直到本世紀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，我國古代人民已經發明了一種火箭。直接利用火藥的力量來推進的火箭，也是我國最先發明的。據說宋代(公元1000年左右)的唐福創制了世界上第一支火箭。后來，由于軍事的需要，火箭技術得到發展。象古代火箭技術水平最高的“飛空砂筒”，就曾顯赫一時。根據《武備志》記載，我國明朝的這種火箭發射出去，還能夠自己飛回來，它是利用另一級的反向力量飛回來的，這是最早的兩級火箭了。歐洲最早使用火箭是在公元1241年，當時韃靼人在抵抗波蘭人的戰役中，首先使用了火箭。這大概對波蘭人也是一個啟發和促進，因為后來在歐洲關于早期火箭方面所出版的書中，據說最有趣、內容最全面的書，就是波蘭的大炮專家西米羅維茲所寫的。他的書于1650年出版，其中還附有兩百幅插圖。

被埋沒的火箭之父

世界上最早科學地說明火箭原理的，是英國的大科學家牛頓。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。”科學地回答了受力運動的問題。但牛頓并不是專為研究火箭而提出這個定律的。此后，英國人也使用了火箭，也許是由于1766年，英國的軍隊在東印度遭到火箭射擊的緣故。后來在反拿破侖的戰爭中，他們還把這種武器出租給盟軍。

二十世紀初，著名的俄國科學家齊奧爾科夫斯基最先認真地研究了火箭如何飛往宇宙等問題，后來他被人們譽為“宇航之父”。他在1903年發表的《用反作用器研究宇宙空間》的論文中，提出了火箭推進的速度公式，并且他第一個把火箭原理和航天的概念建立在科學基礎之上，研究了飛船的起飛方法和條件，還想象了未來人在飛船里生活的情景。同時他大膽地提出，采用液體作推進劑的多級火箭和建造地球以外火箭站的設想。

1895年，他發表了人造衛星的一個圖樣，提出以人造衛星為宇宙航行的中途基地，向月球和其他星球發射火箭的主張。他還科學地論證了借助火箭實現宇宙飛行的可能性。然而，他開始的一系列研究工作，并沒有受到俄國的重視。

齊奧爾科夫斯基以后，蘇聯于1931年成立了“噴氣推進研究小組”；1933年8月，他們研制成功第一枚液體火箭，但他們的技術水平，當時不如德國，也不如美國，因為最早制出齊奧爾科夫斯基所設想的液體燃料火箭的是美國的戈達德。

第一次世界大戰中，戈達德就發展了一種固體燃料硝化甘油及槍棉火箭，并且在停戰前兩天，即1918年11月戈達德還為一些軍事觀察家們，做過一次成功的示范表演。翌年他就提出了一篇報告，題為《達到極高高度的一種方法》，其中談到利用固體推進劑制造火箭射人宇宙太空的問題。

1926年的試驗是戈達德新的起點，隨后他提出了多級火箭的理論，企圖把火箭射到月亮上去。雖說戈達德的設想沒有錯誤，并且到達月球現在已經實現了，但是，當時他的研究工作，就象齊奧爾科夫斯基最初那樣，并沒有受到美國的重視，甚至更糟糕。

由于戈達德的火箭被美國人忽視了，所以最先實現現代火箭技術的不是蘇聯也不是美國，而是德國。

令人失望的成功

德國人在20年代末期就開始研制液體燃料火箭。最初是奧伯斯對許多技術性問題作了探討，于1923年出版了《從火箭到星際太空》一書，1927年，德國就成立一個太空飛行協會，并且僅一年時間就吸收了3，500名會員。到1942年，培內明德火箭研究所試驗成功世界上第一枚現代化的火箭——A-4火箭。它是使用液氧-酒精做推進劑的，最大速度接近每秒兩公里，射程189.8公里左右。

A-4火箭的成功充分說明，當火箭可以自備氧化劑時，它就可以在沒有空氣的外層空間飛行，可見人類距離飛出地球的引力已經為期不遠了。如果德國此時繼續研究用火箭發射人造衛星的話，很可能人類的航天史要重寫。但是，當一些人還陶醉在把液體燃料火箭發展成太空飛行工具的夢想中時，第三帝國提出了另外的要求，即馬上發展成新式武器，這是由于希特勒所感興趣的是A-4火箭的速度，因為它提高到音速的6倍，而這個速度遠遠地超過了飛機的速度，足以使英國的空軍防不勝防。

今非昔比

科學家們計算出，要想進入宇宙太空飛行，必須達到“第一宇宙速度”，即每秒約七點九公里的速度。當被發射出去的物體在大氣層外獲得這一速度時，物體將繞地球運行；當物體達到每秒十一點二公里的速度稱為“第二宇宙速度”，這時物體將沿一條拋物線軌道運行，再也不能返回地球了；當物體獲得每秒十六點七公里以上的速度時，就稱為“第三宇宙速度”，這時物體將沿一條雙曲線軌道運行，最終擺脫太陽的引力，飛到太陽系以外去。

然而，無論怎樣，要達到這樣高的速度，需要巨大的推力。長期以來，人們付出了巨大的代價和地球引力作斗爭。1957年，蘇聯首先使火箭的速度達到了軌道速度，接著便展開了一場激烈的空間爭奪。

不久，蘇聯的衛星上了天，此后，雖說空間技術迅速發展起來，但是火箭的最大速度并沒有很大的提高。當然，在這幾年中，火箭技術的發展還是很快的。例如美國火箭，從“紅寶石”、“三角”、“擎天神”、“阿其那”、“人馬座”、“泰坦二號”，到“土星一號”、“土星～IB”，幾乎一個比一個更高大。1967年美國又創制了“土星五號”，它的個子更大，也是迄今最大的運載火箭。當“土星五號”頂部安放上太空飛船時，這個巨大的火箭在地面矗立起來高達110多米，比美國著名的自由神像還要高出大約六層樓。

“土星五號”是由三節火箭接成的，由于它體積太大，光是把這幾部分運送到發射地點肯尼迪角去，就是一項非常困難的工作。最上面一節，即把太空船送進軌道的那一節，一般飛機運載不了，是用一種稱作“超級孔雀魚”的特大運輸機搬運的；中間一節，據說是迄今制造的最強大的氫燃料火箭，對于它的運輸，飛機已經無能為力，只好采用駁船把它從加里福尼亞洲經過巴拿馬運河送到發射場；最下面一節體積最大，特制了巨大的駁船，才把它從墨西哥灣的密西西比試驗所運到發射場。

“土星五號”表明，美國在運載火箭技術方面，走到了蘇聯的前面。現代的火箭技術，已經達到高度完善的程度，具有強大的推力，象“土星-5號”運載火箭的第一級使用的發動機，就具有690噸的推力，而該火箭安裝了五部這樣的發動機。

但是，火箭技術仍在繼續發展著，例如最近人們提出了一種由渦輪火箭發動機和沖壓式火箭發動機組成的綜合式火箭發動機的設計方案。此外，正在研制原子火箭發動機，即核能發動機等。可以預言，火箭為人類走向太空，將做出更大的貢獻。

(賈秉恒摘自《人類的翅膀》)