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第74章 前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星

第七章第七节前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星

在今天,世界航天事业正飞速地发展着,而早在20世纪初,俄国的科学巨人齐奥尔科夫

斯基就提出了著名的预言:“地球是理想的摇篮,但人类不能永远生活在摇篮里……在寻

求光和空间的过程中,起初是怯生生地探索大气层的极限,其后就会把它的控制延伸到整个

太阳系。”虽然在当时的科技条件下,齐奥尔科夫斯基只是空怀预见之才,只能为火箭技术

和星际航行奠定理论基础,但他的这句名言却激励着人类为挣脱大地的束缚而努力。人造地

球卫星的上天,就是人类向宇宙迈出的第一步。

 永存的火箭运动公式

在中国古代,人们用竹管或纸做成前端封闭、后端开口的小药筒,在药筒尾部的侧壁上钻一

个小孔,把火药装入药筒内,并把药线穿入药筒侧壁的小孔内,然后把药筒绑在箭杆上。使

用时点燃药线,火焰和大量的气体就猛地从药筒后端的开口处喷射出来,从而产生反作用力

,箭在反作用力的推动下向前疾飞而去,这就是原始的火箭。公元10世纪末,火箭被用于战

争;公元1232年,金朝军队在与入侵中原的蒙古兵进行著名的汴京之战中,就使用了火箭;

到13世纪,随着元军西征,中国的火药和火箭技术逐渐被传到阿拉伯国家。而后,阿拉伯人

与欧洲人交战时,火箭技术又被传到了欧洲。由此可见,中国是火箭的故乡。尽管中国当时

的火箭技术具有原始性质,但是,所运用的基本原理——反作用推进原理,却成了近代火箭

术的基础。在近代,俄国的齐奥尔科夫斯基、美国的哥达德、德国的奥伯特走在了世界的前

头,成为研究火箭技术的先驱者。

齐奥尔科夫斯基在《利用喷气装置探测宇宙空间》的论文中,给出了一个确定火箭所能

达到的最大速度的公式,这个公式没有考虑到空气阻力和地心引力的作用,人们把它叫做齐

奥尔科夫斯基公式。公式如下: 

υ=W?lnM0/M

公式中,υ表示火箭达到的最大速度,W代表火箭发动机的喷气速度,M0代表火箭起飞

时的质量,M代表推进剂烧完时火箭的质量,ln是自然对数符号,M0与M的比叫做火箭的

质量比。

这是宇宙航行的基本公式,谁不懂得这个公式,谁就不懂得宇宙航行。这个公式告诉我

们,火箭的最大速度和喷气速度成正比,也与质量比的自然对数成正比。因此,增加喷气速

度或增加质量比,都能增大火箭的速度。要想增加喷气速度,就要采用高能推进剂,要想增

加火箭的质量比,就要尽量多装推进剂,尽量减轻火箭结构的重量,结构做得越轻巧越好。

 向地球引力挑战

齐奥尔科夫斯基在理论上取得了巨大的进展,但真正的突破却发生在美国。美国的科学

家罗伯特·哥达德第一个制出了齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭。

哥达德也明白,老式火箭是不适用的,如果使用火药,不仅不容易控制它的燃烧,而且

它的排气无论如何都不够快,真正需要的是某种液态燃料,它可以泵入一个小室,在那里燃

烧,泵可以启动和停止,以控制燃烧进程的快慢,由此,排气就可以控制了。1923年11月,

哥达德首先造出了世界上第一台液体火箭发动机,并进行了试验。

发动机的重量仅有 55公斤,里面装有一份汽油和一份液态氧。将这两种液体泵入燃烧室

它们就在那里混合并燃烧。这台发动机工作良好,成功地燃烧了27秒钟。这次成功的试验使

哥达德欣喜若狂,他决心要把装有这种发动机的火箭送上天空。于是,哥达德决定下一步是

向天空发射一支液体燃料的火箭。

要进行试验,就需要场地,哥达德找到了他的姑母,借用她在马萨诸塞州奥本的农场进

行这种实验。1926年 3月16日,哥达德一切准备就绪,火箭行将点火,但能否成功,他也没

有把握。这枚火箭长约 1.2米,直径仅有15厘米。此时,天气寒冷,地上还积着雪,哥达

德穿着大衣和长统靴,站在那个像儿童玩具一样的装置面前,他的妻子为他拍了一张照片。

但是,令人遗憾的是没有记者出席,也没有人对他的实验感兴趣,第一支液体燃料火箭

即将升空,这里将发生的事情乃是20世纪最重要的新闻之一。

哥达德点燃了火箭,火箭像一条火龙,急骤地冲向天空,它在空中上升到了56米高度,

速度达到了每小时96公里。虽然这次试验,火箭的发动机只工作了 2.5秒钟,飞行的距离

仅68米,但试验的成功具有划时代的意义,哥达德后来因此而获得了“近代火箭之父”

的美称。

 航天新纪元

“伴侣-1”号的上天,标志着人类太空时代已经到来,这颗运行周期为96.17分,并且能

不断地发出无线电信号的卫星轰动了全世界,比苏联人预期的影响更大、更深远。世界上许

多与苏联友好的国家都为此举行了盛大的庆祝集会和游行,而这一切对于西方国家,尤其对

美国来说,却有一种说不出的感觉。20世纪以来,美国人第一次产生了自卑心理,有些美国

人主张把这一天定为国耻日,把这一年比作第二次世界大战中的珍珠港年。举国上下无不愤

怒指责白宫决策者的失误和无能,还有一些人自发组织起来到白宫前请愿、示威,要求政府

做出解释。

总统艾森豪威尔等政界头面人物,当然不甘心美国屈居他人之后,他们下决心要在年底前

卫星送上太空,以挽回政治上和军事上的损失。11月17日,艾森豪威尔宣布设立总统科学技

术顾问,由麻省理工学院院长克里昂博士担任此职。

次日,美国政府批准了陆军制定的卫星发射计划;21日成立了火箭和卫星研究小组;22日

国航空咨询委员会成立了专门负责空间技术的特别委员会;11月底,参议院派出了调查组调

查卫星发展情况,并写成了报告提交总统,建议成立国家宇航局,统管全美国的航天活动。

艾森豪威尔总统下令把专门进行导弹生产的“红石”军工厂改为生产火箭的工厂,把冯·布

恩等火箭专家调来,要求在最短的时间内生产出发射卫星用的运载火箭。与此同时,作为“

探险者-1”号的卫星本体,也在依阿华州立大学的研究室里紧张地进行着后期的安装工作。

继苏联和美国之后,法国于1965年使用自制的“钻石-A”运载火箭将“阿斯泰里”卫星发射

上天,日本于1970年使用自制的“兰达- 4S”运载火箭把名叫“大隅”的卫星发射上天。19

70年4月24日,中国发射成功“东方红”卫星。1971年以后,英国、印度、加拿大、意大利

、澳大利亚、联邦德国、荷兰、西班牙、印度尼西亚等国借助美国或前苏联的运载火箭,也

把人造卫星送上了天。今天,在宇宙中已有数千颗卫星在运行,它们种类繁多,有侦察卫星

、通信卫星、导航卫星,还有科学卫星,它们对空间环境、天体和地球本身进行观测和研究

,为人类了解地球,了解宇宙提供了极大的便利条件。

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