提到航天技術,那麼作為主要動力系統的火箭就顯得十分重要。火箭技術是發展航天事業的基礎,是國家實力的标志之一。自人類開始研發火箭技術以來,經過百年的發展,火箭技術從簡陋到現代,走過了很長的一段時間。這其中最有代表性的國家就是德、美、蘇三國,作為火箭技術最早的領先者,三國火箭技術的曆史,也代表了人類孜孜不倦追求科技發展的精神。
一、最初的設想提起火箭的曆史,最早可以追溯到19世紀末。1898年,俄國科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基發表了一篇關于液體火箭的論文,指出人類如果要想獲得宇宙飛行的成功,運用能量大的液體燃料和供增加速度的多級火箭是必不可少的,也就是說提高質量比和噴射速度是使火箭獲得高速進入太空的必要條件。
齊奧爾科夫斯基的紀念郵票
1903年,他又認為應該用液氧和液氫作為發射火箭的助推劑。30年後他成功地發射了自己研制的液體火箭。他堅信,人類總有登上太空的一天,他說:“腳踏上其他小行星的土地,手舉起月球上的石頭,從幾千裡外觀察火星,登上它的衛星甚至火星本土,還有比這更神奇的嗎?”為了感謝他對人類的貢獻,他的墓碑上刻着這樣豪言壯語:“人類不會永遠留在地球上,光和空間的追求會領導人類沖破大氣層的障礙,起初是很害怕的,但最後必會征服整個太陽系。”
之後,越來越多的科學家開始對火箭技術進行探索與研究,其中美國人羅伯特·戈達德(下圖)是當中的佼佼者。作為液體火箭的發明者,戈達德用實驗方法推翻了“沒有一種推進器可以在真空中運行”的傳統觀點,證明了火箭燃燒不受空氣的限制。經過不斷探索,他發現并從理論上闡明了液氧和液氫是最好的化學燃料,1926年3月,他成功使用液氧和汽油将一枚叫做“尼爾”的液體燃料火箭發射到空中約68米的地點。
而在歐洲,德國在火箭發展史上所作出的貢獻尤為突出和重大。1923年,被稱為“德國火箭之父”的赫爾曼·奧伯特發表了《進入宇宙的火箭》一書,宣傳宇宙航行的可能性,認為人類完全可以制造出飛離地球大氣層的載人宇宙飛船。他從數學角度論證了火箭飛入太空的可能性,從而将火箭技術建立在了可靠的數學理論的基礎之上。
實驗室中的奧伯特
後來成為德國著名的火箭專家的馮·布勞恩作為奧伯特的助手,參與了一系列的火箭技術研發工作。1930年,布勞恩用液氧和煤油作燃料,進行火箭發動機的燃燒試驗,取得了大量的第一手資料。他在燃料及發動機冷卻等火箭發射的重要技術方面均作出了重大貢獻。
二、逆流而上的德國1929年爆發的世界性經濟危機,使得資本主義生産受到沉重地打擊,各資本主義國家除德國外幾乎均停止了火箭的研制工作。1930年,德國成立了陸軍武器發展小組,将使火箭變為一種新式大炮作為研究課題。次年,建立了陸軍火箭實驗站。
馮·布勞恩(黑西服者)與德軍人員
1933年,法西斯黨魁希特勒執掌了德國的政權。為了加速推行法西斯主義和軍國主義的政策,為發動新的世界大戰作好準備,希特勒加強了軍備的研制和生産。他命令所有研究火箭的專家一律歸屬陸軍部管轄,從事火箭以外的宇航研究人員一律轉歸火箭武器的研究。于是,德國的火箭研制取得了一個又一個的成果。從1934年起,陸軍發射了多枚不同等級的火箭,1936年,在時年24歲的馮·布勞恩的主持下,又開始研制重達12000公斤的V-2型火箭。
1942年10月3日,德國成功地發射了大型火箭V-2,并馬上投入了戰争中的使用,在戰争中得到了不斷地改進和提高。V-2型遠程火箭的推力高達30噸,能以每秒1.7公裡的速度續航240公裡,速度超過了音速。1944年,德國用V-2型遠程火箭襲擊英國,給英國民衆帶來了巨大恐慌,倫敦方面為了應對德國的火箭襲擊,可謂絞盡了腦汁。
被V-2摧毀的民宅
第二次世界大戰結束後,火箭的研制中心從德國轉移至蘇聯和美國。但是,由于美國政府并沒有認識到火箭的軍事意義,所以當時美國的火箭技術趕不上蘇聯。期間蘇聯成功地發射了一枚推力35噸射程645公裡的火箭。次年,又研制成功了射程為1600公裡的火箭。1954年,又完成了中程彈道導彈的研制工作。
三、美蘇之間的競争1954年,蘇聯開始研制洲際導彈,并于1957年6月和8月分别取得了實驗成功,這就為發射人造衛星提供了可能。第二次試驗後不久,蘇聯就在不到一個月的時間裡發射了人類曆史上第一顆人造衛星,名為“斯普特尼克一号”。這顆人造衛星直徑58厘米,重量83.6公斤,有四根長度為2米多的天線。衛星的飛行最高高度是900公裡,繞地球飛行一周僅需1小時35分。它的成功研制和發射,标志空間技術和科學技術的發展進入了一個新的時期。
僅僅1個月後,11月3日,蘇聯又成功地發射了另一顆人造衛星“斯特普尼克-2号”。這次飛行還帶上了一隻叫做“萊卡”的小狗,但由于發射後衛星溫度過高,使得小狗“萊卡”僅僅存活了不到4小時。發射它的目的是通過觀測“萊卡”在太空中的生活來獲取生物在宇宙中生存的資料,為載人宇宙飛船的發射做好準備。此外,還載有大量重要的觀測設備以測量獲取諸如宇宙射線,大氣層以外的電子密度和太陽紫外線等重要數據及其它數據資料。
第一個上天的小動物——小狗“萊卡”
美國政府被蘇聯方面的一系列操作沖得暈頭轉向,極為狼狽。為了挽回影響,籠絡人心,扭轉被動局面,美國政府采取了一系列的緊急措施。10月22日,副總統尼克松在舊金山發表演講,公開宣傳美國可以立即趕上蘇聯的空間技術。從11月7日開始,美方快速進入了火箭和衛星的研究工作。
11月底,參議院軍備調查小組着手調查衛星發展情況,并于1958年1月23日提交給總統一份調查報告,要求改進國防部管理機構,成立獨立的宇航總局。艾森豪威爾按照報告的要求立即于1月29日宣布成立高級研究計劃局,專門負責導彈和衛星的研制,受國防部的直接領導。不久,又通過了國家航空和宇宙航行法,成立了美國國家航空航天局,也就是我們熟知的NASA。
采取這一系列的應急措施的最終目的就是為了盡快地發射衛星成功,在空間技術上趕上蘇聯。為此,美國政府強行促使海軍接受了發射“先鋒”号衛星的命令,但在1957年12月6日實際發射時,“先鋒”号衛星沒能成功發射,最終墜毀在發射台上。
幾經周折,1958年1月31日,在“外挂”火箭專家馮·布勞恩的主持下,美國終于成功地發射了它的第一顆人造衛星“探險者1号”。這顆衛星重量隻有8.3公斤,連同最後一級火箭的外殼在内一共才14公斤,繞地球運行一周需1小時55分。
結語從此,美、蘇兩國在空間技術領域展開了一場曠日持久的激烈競賽。1958年到1960年間,兩國先後發射數十枚火箭,将十餘枚衛星送入太空,并且将一些地面生物送入太空進行科學實驗。可以說美、蘇之間的這場競賽促進了航天技術的飛速發展,具有重大的意義。
參考資料1.《世界近現代史》
2.《冷戰史1947-1991》
3.《美蘇争霸曆史:航天航空篇》
4.《世界航天發展史》
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