步入太空的阶梯

路齐一

飞往宇宙空间是摆在人们面前一个十分艰巨而复杂的问题，经过成千上万科学家和技术人员费尽心机的研究和百折不挠的实践，直到本世纪人们才找到了一种方法，这就是利用火箭把人送往太空。因此，火箭可以称得起是人类“步入太空的阶梯”。

千年的历史

早在火药使用之前，我国古代人民已经发明了一种火箭。直接利用火药的力量来推进的火箭，也是我国最先发明的。据说宋代(公元1000年左右)的唐福创制了世界上第一支火箭。后来，由于军事的需要，火箭技术得到发展。象古代火箭技术水平最高的“飞空砂筒”，就曾显赫一时。根据《武备志》记载，我国明朝的这种火箭发射出去，还能够自己飞回来，它是利用另一级的反向力量飞回来的，这是最早的两级火箭了。欧洲最早使用火箭是在公元1241年，当时鞑靼人在抵抗波兰人的战役中，首先使用了火箭。这大概对波兰人也是一个启发和促进，因为后来在欧洲关于早期火箭方面所出版的书中，据说最有趣、内容最全面的书，就是波兰的大炮专家西米罗维兹所写的。他的书于1650年出版，其中还附有两百幅插图。

被埋没的火箭之父

世界上最早科学地说明火箭原理的，是英国的大科学家牛顿。他在1678年提出的第三定律，“反作用力等于作用力，但方向与其相反。”科学地回答了受力运动的问题。但牛顿并不是专为研究火箭而提出这个定律的。此后，英国人也使用了火箭，也许是由于1766年，英国的军队在东印度遭到火箭射击的缘故。后来在反拿破仑的战争中，他们还把这种武器出租给盟军。

二十世纪初，著名的俄国科学家齐奥尔科夫斯基最先认真地研究了火箭如何飞往宇宙等问题，后来他被人们誉为“宇航之父”。他在1903年发表的《用反作用器研究宇宙空间》的论文中，提出了火箭推进的速度公式，并且他第一个把火箭原理和航天的概念建立在科学基础之上，研究了飞船的起飞方法和条件，还想象了未来人在飞船里生活的情景。同时他大胆地提出，采用液体作推进剂的多级火箭和建造地球以外火箭站的设想。

1895年，他发表了人造卫星的一个图样，提出以人造卫星为宇宙航行的中途基地，向月球和其他星球发射火箭的主张。他还科学地论证了借助火箭实现宇宙飞行的可能性。然而，他开始的一系列研究工作，并没有受到俄国的重视。

齐奥尔科夫斯基以后，苏联于1931年成立了“喷气推进研究小组”；1933年8月，他们研制成功第一枚液体火箭，但他们的技术水平，当时不如德国，也不如美国，因为最早制出齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭的是美国的戈达德。

第一次世界大战中，戈达德就发展了一种固体燃料硝化甘油及枪棉火箭，并且在停战前两天，即1918年11月戈达德还为一些军事观察家们，做过一次成功的示范表演。翌年他就提出了一篇报告，题为《达到极高高度的一种方法》，其中谈到利用固体推进剂制造火箭射人宇宙太空的问题。

1926年的试验是戈达德新的起点，随后他提出了多级火箭的理论，企图把火箭射到月亮上去。虽说戈达德的设想没有错误，并且到达月球现在已经实现了，但是，当时他的研究工作，就象齐奥尔科夫斯基最初那样，并没有受到美国的重视，甚至更糟糕。

由于戈达德的火箭被美国人忽视了，所以最先实现现代火箭技术的不是苏联也不是美国，而是德国。

令人失望的成功

德国人在20年代末期就开始研制液体燃料火箭。最初是奥伯斯对许多技术性问题作了探讨，于1923年出版了《从火箭到星际太空》一书，1927年，德国就成立一个太空飞行协会，并且仅一年时间就吸收了3，500名会员。到1942年，培内明德火箭研究所试验成功世界上第一枚现代化的火箭——A-4火箭。它是使用液氧-酒精做推进剂的，最大速度接近每秒两公里，射程189.8公里左右。

A-4火箭的成功充分说明，当火箭可以自备氧化剂时，它就可以在没有空气的外层空间飞行，可见人类距离飞出地球的引力已经为期不远了。如果德国此时继续研究用火箭发射人造卫星的话，很可能人类的航天史要重写。但是，当一些人还陶醉在把液体燃料火箭发展成太空飞行工具的梦想中时，第三帝国提出了另外的要求，即马上发展成新式武器，这是由于希特勒所感兴趣的是A-4火箭的速度，因为它提高到音速的6倍，而这个速度远远地超过了飞机的速度，足以使英国的空军防不胜防。

今非昔比

科学家们计算出，要想进入宇宙太空飞行，必须达到“第一宇宙速度”，即每秒约七点九公里的速度。当被发射出去的物体在大气层外获得这一速度时，物体将绕地球运行；当物体达到每秒十一点二公里的速度称为“第二宇宙速度”，这时物体将沿一条抛物线轨道运行，再也不能返回地球了；当物体获得每秒十六点七公里以上的速度时，就称为“第三宇宙速度”，这时物体将沿一条双曲线轨道运行，最终摆脱太阳的引力，飞到太阳系以外去。

然而，无论怎样，要达到这样高的速度，需要巨大的推力。长期以来，人们付出了巨大的代价和地球引力作斗争。1957年，苏联首先使火箭的速度达到了轨道速度，接着便展开了一场激烈的空间争夺。

不久，苏联的卫星上了天，此后，虽说空间技术迅速发展起来，但是火箭的最大速度并没有很大的提高。当然，在这几年中，火箭技术的发展还是很快的。例如美国火箭，从“红宝石”、“三角”、“擎天神”、“阿其那”、“人马座”、“泰坦二号”，到“土星一号”、“土星～IB”，几乎一个比一个更高大。1967年美国又创制了“土星五号”，它的个子更大，也是迄今最大的运载火箭。当“土星五号”顶部安放上太空飞船时，这个巨大的火箭在地面矗立起来高达110多米，比美国著名的自由神像还要高出大约六层楼。

“土星五号”是由三节火箭接成的，由于它体积太大，光是把这几部分运送到发射地点肯尼迪角去，就是一项非常困难的工作。最上面一节，即把太空船送进轨道的那一节，一般飞机运载不了，是用一种称作“超级孔雀鱼”的特大运输机搬运的；中间一节，据说是迄今制造的最强大的氢燃料火箭，对于它的运输，飞机已经无能为力，只好采用驳船把它从加里福尼亚洲经过巴拿马运河送到发射场；最下面一节体积最大，特制了巨大的驳船，才把它从墨西哥湾的密西西比试验所运到发射场。

“土星五号”表明，美国在运载火箭技术方面，走到了苏联的前面。现代的火箭技术，已经达到高度完善的程度，具有强大的推力，象“土星-5号”运载火箭的第一级使用的发动机，就具有690吨的推力，而该火箭安装了五部这样的发动机。

但是，火箭技术仍在继续发展着，例如最近人们提出了一种由涡轮火箭发动机和冲压式火箭发动机组成的综合式火箭发动机的设计方案。此外，正在研制原子火箭发动机，即核能发动机等。可以预言，火箭为人类走向太空，将做出更大的贡献。

(贾秉恒摘自《人类的翅膀》)