斑馬 貓斯圖
牛頓曾經提出過一個非凡設想:高山的一門加農炮發射一枚速度足夠快的炮彈,炮彈便會沿著一個固定的環形軌道環繞地球。現在我們知道這個想法由于空氣阻力的存在,是不可能實現的。但人類最終還是把物體甚至人員送上了太空。
這個過程凝結了人類最高的智慧,漫長而艱辛,至今都讓人感嘆不已。
數學老師打開的門
在太空探索早期,人類對這個浩瀚的世界是幾乎沒有什么頭緒的。沒有強大的數學和物理武器,所有登上太空的想法都停留在牛頓當年的水平上。一直到一名俄國中學教師的出現。
齊奧爾科夫斯基原本是俄國的一名普通的數學教師,奮戰在教書育人的第一線。但他最大的功績并不是數學教得有多好,而是計算出了飛出地球的第一宇宙速度是8km/s,而通過多級火箭還可以探索更遠的宇宙。1898年,相關的公式被推導出來。
公式并沒有看起來那么復雜,因為除卻所要求的速度增量以外,涉及的變量一共只有三個。再簡單一點說,即火箭的能力只與發動機性能、火箭滿載與空載的質量比有關。這提示我們可以通過較低的噴射速度來達到航天器所需要的高速度。
公式一經公開,引發了物理和數學界的轟動。人類沖擊太空的序幕正式拉開。
光有公式肯定是不行的,想要把理論變成可以上天的火箭,尚需解決的問題還包括找到能量密度足夠的燃料、找到強度足夠的外殼材料、找到耐熱耐輻射性能夠好的材料(即使當時人還不知道散逸層的高溫,也知道物體高速運動下會與空氣摩擦產生高溫)。
當然最關鍵的是要找到錢。
由于太空探索在當時和商業價值、軍事價值、政治價值都不怎么沾邊,早期的探索者都是在單打獨斗,能獲得政府或是大財團支持的并不多。第一個在政府層面研究火箭的是臭名昭著的納粹德國。當然他們的本心也并非進行真正的太空探索。
為了從歐洲大陸傾瀉火力到英國,通過轟炸打壓英國人抵抗的士氣,希特勒投入了遠比研究原子彈多得多的資金,打造出了前無古人的大殺器——V2導彈。這種彈道導彈最大飛行速度4.8馬赫,根本無法攔截。
后來,正是這種導彈,讓美蘇敏銳地意識到了火箭開發是可能的。
兩個主角的明爭暗斗
其實早在二戰后期,美蘇兩國就在瓦解德國防御的同時,開始收集和V2導彈相關的研究成果,網羅相關的研究人員。蘇聯得到了大量導彈樣品,為逆向工程奠定了基礎。而美國則抓到了馮·布勞恩,后者在未來幾十年的時間里為美國的航天事業做出了巨大貢獻。
暗地里的較量其實早就開始,但一直到鐵幕緩緩落下,競賽才真正打響。1955年7月29日,杜魯門正式聲明將在1957年國際地球物理年發射人造衛星。四天后,蘇聯也針鋒相對地宣布要發射自己的衛星。
蘇聯這邊的領軍人物是齊奧爾科夫斯基以及他的親傳弟子謝爾蓋·科羅廖夫。
一旦得到了想要的資源,齊奧爾科夫斯基所領導的蘇聯團隊便一發不可收。1957年8月,改裝版R-7導彈試飛成功,射程足以打到美國本土。兩個月后,蘇聯又將人類第一顆人造衛星“斯普特尼克1號”成功送入近地軌道,幫助蘇聯打贏了太空競賽的第一戰,也開啟了人類的太空時代。一個月后,科羅廖夫又趕在“十月革命”紀念日前,讓蘇聯狗“萊卡”成為第一個太空訪客。
看到蘇聯拔得頭籌后,美國再也坐不住了。
重壓之下,美國國會立馬通過了《美國國家航空暨太空法案》,美國國家航空航天局(NASA)就這樣登上了歷史舞臺。而且一開始,美國人是很希望自己的航天事業擁有純正的美國血統的,畢竟這樣他們才不會在蘇聯人面前丟臉。
然而很可惜,美國的純種飛彈原地爆炸了。他們只能請出正在迪士尼做科普的德國專家馮·布勞恩,這才讓美國在航天競賽里有了點起色。馮·布勞恩在新東家那兒的表現也確實不負眾望。在國會的資助下,他的團隊開發出了朱庇特C型火箭,并在1958年1月31日成功發射人類第二顆人造衛星“探險者1號”。美國終于挽回了一點顏面。
然而蘇聯仍保持著領先,在科羅廖夫的帶領下拼了命似的創下一連串的宇航第一:1959年1月發射了第一個月球探測器;1961年4月,加加林搭載第一個載人航天器“東方1號”,繞地飛行108分鐘,成為人類史上第一個太空人;1963年6月,捷列什科娃成為第一個進入太空的女性;1965年3月,列昂諾夫完成了航天史上第一次太空漫步……
而美國總是在后面苦苦追趕,累得氣喘吁吁。
探索的腳步沒有停下
1961年4月12日,尤里·加加林成功上天,環繞地球一周,向世人展示了蘇聯人的自信,以及人類正式進入太空的可能性。這一下美國人的心態徹底崩潰了。肯尼迪發表了演講:“我們決定在十年內登上月球并實現更多夢想,并非因為它輕而易舉,而是因為它困難重重。”
志在登月的“阿波羅計劃”啟動了。為了助推太空競賽,1966年,美國把聯邦預算的4.4%給了美國國家航空航天局。被委以重任的還是馮·布勞恩,第二年他就幫美國人研制出了史上最雄偉的運載火箭——土星5號。1969年7月,也正是這座火箭將“阿波羅11號”送入月球軌道。人類終于踏上了魂牽夢繞千萬年的月球。
然而,登月卻成了美蘇太空競賽最后的高潮。
當美國人宣布要登月時,其實蘇聯也行動了起來。赫魯曉夫不能讓競賽輸在自己手里。但科羅廖夫此時已經病魔纏身,于1966年去世。雖然他的繼任者瓦西里在1969年完成了N-1火箭的研制,但四次發射都失敗了。之后,隨著經濟不振、技術人才凋敝,蘇聯版的登月計劃也就不了了之了。
而在美國這邊,眼見蘇聯已經跟不上,便也中止了對美國國家航空航天局的高額投入。原本在規劃中的月球基地和登陸火星的目標也被無限期擱置。雖然雙方后來都還有過一些太空方面的嘗試,但激蕩人心的太空競賽事實上已經結束了。
1975年7月17日,“阿波羅號”與“聯盟號”飛船實現了太空對接,美蘇兩國的宇航員握手言和,太空競賽正式謝幕。
但是,這并不意味著人類的太空事業就此畫上了句號。美蘇兩國在競賽場上握手言和之時,也正是中國這頭沉睡的雄獅蘇醒之時。熬過了近代的屈辱史,打敗了日本侵略者,解放了思想和生產力之后,體量龐大、人才輩出的中國,注定會是太空探索的新挑戰者。
中國的太空事業起步略晚,真正進入太空的標志是1970年4月24日上天的“東方紅一號”衛星。隨后,中國太空事業的發展速度卻如同火箭一般,不僅擁有了屬于自己的運載火箭,還逐步實現了載人航天、航天員出艙作業、空間站裝配、月球探測等高難度目標。
也許在不久的將來,“上九天攬月”這個千年以來流傳在中國文化中的浪漫動作,就要在我們這一代人的生命歷程中實現了。
編輯/梁宇清