登陆注册
12066700000002

第2章 飞天梦想的实现(2)

火药是火箭产生喷射能量的基础,而火药正是中国古代四大发明之一。

据考证,中华的先民约在28000年前就发明了最原始的石镞弓箭。约在公元前1世纪,发明了硝雄体系火药,即硝石、雄黄混合剂火药。硝石、硫磺和木炭相混合的三元体系火药在隋代形成,并在唐代达到完善。炼丹家孙思邈在公元682年撰写的《丹经》中就有类似于火药的配方。唐宣宗大中四年(公元850年)已出现用黑色火药制造的焰火,这应当是古代黑色火药火箭诞生的前奏。

“火箭”这个名称,在中国古代典籍中,最早的记载出现在三国时期(公元220~265年)。兵家曾在多次战役中使用火箭火攻之法。但当时使用的只是箭杆前部绑有易燃物,点燃后以弓弩射出的普通箭,即“燃烧箭”。

原始火药出现后,火箭迅速用于军事活动。

公元1128年南宋政权建立后,南宋、金和蒙古相互之间频繁交战,各方都使用了火器。1161年11月,金国侵略中原时,南宋军队第一次使用了火箭武器——“霹雳炮”重挫金军,这是人类历史上第一次在战场上使用火箭武器。连年的交战使火箭技术逐渐被金和蒙古所掌握,于是当时各方兵工厂的一个重要内容就是火药制造,在这种情况下,火药的配方有所改进,制造工艺渐趋成熟,其燃烧速度和爆炸力也得到增强。13世纪蒙古在先后三次的大举西征中,采用了南宋的火器技术,并用汉人工匠制造大炮。当时在欧洲战场使用的火箭已有多箭齐发的火箭筒,这种集束式火箭发挥了巨大的威力,使欧洲人大为吃惊。在这几次西征中,阿拉伯人从中掌握了火药和火箭的技术,并进一步把它传入了西方。

明代中国火箭的发展进入了一个比较重要的时期,出现了很多种类的火箭,除了单级火箭,还发展了各种集束火箭、火箭弹和原始的多级火箭,并且对各种火箭的制造、应用、配备和发射剂原料配比及加工制造等都作了详尽的描述。在当时的水、步、骑兵中,火箭武器已作为必备的武器,甚至还有专门的火箭部队,有关火箭武器的使用、布阵、作战技术和管理也都有条例规定。明代的《武备志》中曾有过这些火箭的记载。

明代的火箭虽然种类繁多,但其发展主要体现在火箭样式的更新上,有关火箭的尺寸、规格、装药剂量、发射距离方面却少有讨论。而在火箭的稳定性方面,仍然是传统的箭杆加羽毛方式,精度不能得到显著的提高,这就使火箭的尺寸和射程难以提高。进入清代,火箭虽然也有一定的发展,但其发展基本停留在原地。一方面,这是因为长时间的和平以及封建君主所推行的封闭政策的影响,但从技术的发展来看,主要还是缺少相应科学知识的指导。纵观中国古代火箭技术的发展过程,所走的基本是经验式的道路,没有对火药的燃烧机理、火箭的推进原理、箭羽的稳定原理等问题进行深入的研究,仍局限于用阴阳五行说来解释爆炸原理,这就使得火箭技术难以实现较大改进。

火箭技术在13世纪传入阿拉伯国家后,又逐渐传入欧洲,意、法、德、波兰、英、俄等国。出于战争的需要,这些国家在使用火箭的过程中,深入研究火药配比,火箭形状、大小及稳定装置和火箭材料,并在这些方面进行了重大改进。很快欧洲的火箭在重量、射程和精度等方面就超过了中国火箭。公元18世纪初(大约清康熙至雍正年间),波兰就已生产出了重达22.7千克甚至54.4千克的大型火箭,德国也试验了多种带导向杆的重45.4千克的火箭。

但有趣的是,正如火箭没有在它的故乡中国得到巨大发展一样,对欧洲近代火箭技术发展产生巨大影响的不是那些较早使用火箭武器的欧洲国家,而是英国。这里不能不提的就是威廉·康格里夫研制的火箭,“康格里夫火箭”并不是欧洲大陆火箭技术发展的必然结果,也很少受到其影响,它主要借鉴的是印度的火箭技术。

康格里夫研制的火箭在射程、精度及稳定方式上几乎达到了火药火箭的极限。由于其巨大的杀伤力,各国纷纷开始重视火箭的研究和使用。此后,战争火箭的另一项重大进步就是稳定性的提高。19世纪中叶,英国的发明家威廉·黑尔在火箭的尾部装上3只倾斜的稳定螺旋板,当火箭发射时,空气动力的作用使火箭自身旋转从而达到稳定。到第二次世界大战为止,火药火箭的发展已臻于完善。它的基本结构是由装有火药的火箭筒,中间装有发射药作为推进剂,头部装有高爆炸药和引信,尾部为喷口,另外采用尾部稳定翼起稳定作用,在发射装置上采用发射架或发射筒而组成的。比较著名的就是前苏联的火箭炮——喀秋莎。

火药火箭是第一种实用的反作用推进装置,虽然有许多证据证明它不是理想的太空运载工具,但它的基本工作原理却完全适用于航天运载工具的需要,这样,运用火箭作为宇宙航行基本运载工具的想法在先驱者脑中逐步酝酿。后来液体燃料火箭出现,进一步为航天推进器的实现提供了可靠的技术保证,也让航天先驱者看到了使用火箭来完成航天运载的曙光。经过不断地研究和试验,火箭作为太空飞行的推进装置逐渐得到证实,最终为人类通向太空架起了桥梁。

知识点动量守恒定律

动量守恒,是最早发现的一条守恒定律,它源于十六、七世纪西欧的哲学思想,法国哲学家兼数学、物理学家笛卡尔,对这一定律的发现做出了重要贡献。如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零,那么这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最重要最普遍的守恒定律之一,它既适用于宏观物体,也适用于微观粒子;既适用于低速运动物体,也适用于高速运动物体。

罗伯特·戈达德,是美国最早的火箭发动机发明家,被公认为现代火箭技术之父。

戈达德和他的火箭戈达德1882年10月5日出生于美国马萨诸塞州伍斯特城的一个英格兰后裔家庭。戈达德的父亲厄内姆·戈达德思想开明且具有创造才能。他们家很早就安装了电灯,并买了当时还算是奢侈品的留声机。这两件东西几乎使幼年的戈达德完全着了迷,少年戈达德的脑子里经常会冒出一些奇思异想。对未知世界的强烈好奇使戈达德在学习上刻苦努力。由于喜欢追求新奇的东西,他一直热衷于阅读神奇的科学幻想小说,凡尔纳的《从地球到月球》以及威尔斯的《星际战争》使他在少年时期就对太空飞行产生无限渴望。

1904年,22岁的戈达德考入伍斯特综合技术学院。他把志向定在自己喜爱的物理学上。他的丰富想象力和好奇心在学校里是出了名的。1908年他在该校毕业,获科学学士学位。不久,他又进入克拉克大学攻读硕士学位,1910年获硕士学位,第二年获得博士学位。此后,他的主要精力都用在了火箭研究上。他在的笔记本上写下了大量研究心得、数学计算和公式推导,形成了火箭运动理论的初步框架。

1921年12月,戈达德完成了第一台液体火箭发动机的研制,下面是戈达德在液体火箭研究方面所取得的里程碑式的成就:

1925年12月6日,火箭发动机成功点火工作了24秒;

1926年3月26日,第一枚液体火箭发射试验成功;

1926年4月3日,第二枚液体火箭发射试验成功,飞行高度16米;

1929年7月17日,第四枚液体火箭发射试验成功,飞行了53米;

1930年12月30日,第五枚液体火箭发射试验成功,飞行高度600米;

1932年4月19日,首次采用陀螺控制燃气舵的火箭飞行试验成功;

1935年3月8日,安装降落伞的火箭试验成功并首次超过音速;

1935年3月28日,液体火箭飞行高度达到1450米;

1935年5月31日,首次在火箭上安装了高度计,飞行高度达到2330米;

1935年12月17日,液体火箭发动机在工作时推力达到了214千克;

1941年1月6日,新的发动机的推力达到了447千克。

戈达德虽然成功地发射了世界上第一枚液体火箭,但最初并没有引起美国政府的重视和支持,所以到他逝世时美国的火箭技术还远远落后于德国。直到1961年苏联宇航员加加林上天后,美国才发表了戈达德30年来研究液体火箭的全部报告。后来,他被誉为美国的“火箭之父”,美国宇航局的一座空间飞行中心被命名为“戈达德空间研究中心”。

但他的一生却是孤独而不被人理解的。勇敢的戈达德毫不气馁,在理论和实践上做了很多工作,向怀疑他设想的人们表明未来的整个航天事业都将建基于火箭技术之上。他也因此而当之无愧地被称为“现代火箭之父”。

戈达德的一生是坎坷而英勇的一生。他所留下的报告、文章和大量笔记是一笔巨大的财富。对于他的工作,冯·布劳恩曾这样评价过:“在火箭发展史上,戈达德博士是无所匹敌的,在液体火箭的设计、建造和发射上,他走在了每一个人的前面,而正是液体火箭铺平了探索空间的道路。当戈达德在完成他那些最伟大工作的时候,我们这些火箭和空间事业上的后来者,才仅仅开始蹒跚学步。”

走进航天时代

伴随着戈达德博士液体火箭的升空,人类揭开了航天时代的序幕。20世纪20~30年代,在航天先驱的影响和激励下,欧美许多国家自发成立了有关火箭研究和太空飞行的研究协会或相关组织。这些火箭协会和研究组织在成立的初期,基本上都没有得到官方的资助和支持,但他们仍在极端困难的条件下,进行了大量的火箭研制和航天学理论的发展工作,为液体火箭的发展做出了很大贡献。在航天学基本理论建立直至第二次世界大战中德国液体火箭技术到达高峰这一段时间,这些组织起到了重要的承上启下作用。

第一次世界大战后,德国作为战败国,由于《凡尔赛和约》的限制,不能大规模发展作战飞机、坦克、大炮和机枪等军事装备,尤其对陆军装备的限制更加严格,这就促使德国军队开始寻找新的不受和约条款的限制的武器系统。因此,早在20世纪20年代德国陆军就开始筹建官方的火箭研制组织,抽调专人研究火箭的未来发展潜力和用于战争的可能性。由于得到政府的支持,这就有了其他国家无法比拟的优越性,同时,德国陆军多方寻求研究人员,从研究机构调集技术骨干,最终促成德国火箭技术的飞速发展。

在陆军炮兵局卡尔·贝克尔少将的支持下,1930年陆军部召开了正式的火箭武器研制会议,标志着德国官方军事火箭计划的开始。在负责火箭具体研究工作的多恩伯格上尉的努力下,德国星际航行协会的一批研究人员,如冯·布劳恩、鲁道夫·内贝尔、克劳斯·里德尔、瓦尔特·里德尔等也加入了该计划,最终于1932年底组成了由多恩伯格、冯·布劳思、瓦尔特·里德尔和海因里希·格鲁诺所领导的火箭研究小组,并于1936~1938年建立了著名的佩内明德火箭基地。该研究小组成立后,设计、生产了集合体系列火箭(A-1~A-12),其中A-4即第二次世界大战末期德国所使用的V-2导弹。

在研究A系列火箭的过程中,冯·布劳恩等人以科学的态度同时进行着认真的太空探索,他们利用军队的拨款,进行了大量的空间飞行尝试。在第二次世界大战后期,冯·布劳恩、多恩伯格等人曾制定了有关载人宇宙飞船的机密计划——“小组计划”,即A-9和A-10计划。该计划不仅希望设计大型的洲际弹道导弹,而且探索了载人飞行运载工具的问题。这些专家还设计了航天运载火箭,他们曾经设想在A-9基础上,加装一个大型火箭,从而使火箭达到3级推进,估计就可以将一个驾驶员舱送入轨道。虽然这些设想由于战争的变化都不可能得到实现,但已经为航天技术提供了一种可行的方案。

二战后西方各国由于看到V-2导弹在战争中的威力,因此不同程度地开展了洲际导弹的研究计划,尤其美苏两国出于各自利益需要,在导弹和航天领域展开了激烈的竞争。

前苏联战前的火箭技术在各方面已经有了重大突破,拥有一批火箭专家,这就为战后前苏联火箭、导弹和航天技术的发展奠定了良好的基础。同时由于“冷战”格局的逐渐形成,苏联所制定的战略思想中对当时各项具有军事意义的新技术,包括火箭技术给予了高度的重视。为了发展核威慑力量,前苏联制定了发展洲际弹道导弹的计划,通过对德国V-2导弹的研究和仿制,前苏联开始研究设计自己的洲际导弹,最终于1957年8月21日成功地发射了P-7(P为俄文“胜利者”第一个字母)洲际导弹。因为洲际导弹的出现在很大程度上依赖于火箭技术的发展,所以它的成功在客观上也为发展航天事业直接或间接地奠定了重要的技术基础。接着由科罗廖夫为主的研究小组为了发射人造卫星并达到第一宇宙速度,对P-7导弹进行改进,成功研制了斯普特尼克号运载火箭。1957年10月4日晚,这枚火箭携带着世界上第一颗人造地球卫星“斯普特尼克”1号(CⅡ-1)在前苏联的拜科努尔航天发射场发射成功,标志着人类航天时代的真正到来。

同类推荐
  • 淡水水库温室气体状态的评价与测量方法

    淡水水库温室气体状态的评价与测量方法

    淡水水库可基于多种目的调节流量,包括:供水、灌溉、防洪减灾、抗旱、航运和水电。陆地表面积转换形成水体,和相关水面气体流量测量已经表明二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4)排放可能和温室气体(GHG)交换的全球清单有关。研究表明寒冷和温和气候条件下的排放水平普遍较低,而较高的排放量似乎和持续缺氧的热带系统有关。然而,改进可用的信息和工具对于支持已有水库和新建水库的温室气体状态以及采取必要缓解措施的明智决策非常重要。
  • 激情与超越:中国一航的5周年

    激情与超越:中国一航的5周年

    2004年7月1日,中国航空工业第一集团公司走过了整整5年,这是与时俱进,缩短差距、跨越新台阶的5年,是抓住机遇,超常拼搏、走向振兴的5年,是铸造蓝天丰碑、谱写时代篇章的5年。本书汇集了纪念中国一航成立5周年的有关文章,从重点型号、技术创新、调整改革、管理创新、集团文化建设等方面全面回顾了中国航空工业第一集团公司“航空报国,追求第一”和“激情进取,志在超越”的难忘岁月,展示了中国一航发展的美好前景。谨将此书献给中国航空工业第一集团公司全体员工和关心、支持中国航空工业的上级有关部门、兄弟单位与人士。
  • 向太空进军(征服太空之路丛书)

    向太空进军(征服太空之路丛书)

    《向太空进军》是“征服太空之路丛书”之一,从人类早期的探索太空的活动开始介绍,一直到如今的探索活动,期间有关的发明发现也一并介绍,另外,还适当地介绍了一些有趣的太空话题,如一些前端构想和探索传奇等。
  • 社区资源利用对保护区影响评估研究

    社区资源利用对保护区影响评估研究

    由于特定的历史和自然原因,在保护区辖区通常保留有很多的自然村落,这些村落与保护区和谐相处,并在长期的繁衍与更替过程中,承担着不同于其他农村社区的社会、经济、生态职能。它们在得到自然界长期所赋予的物质恩惠的同时,也肩负着保护自然与家园的历史使命,它们被视为是生物多样性保护的直接实施与受益者。
  • 密码之谜

    密码之谜

    挖掘了人类社会、地球乃至宇宙所包含的难解谜题首次披露了大干世界中神秘的、充满悬疑色彩的谜团背后鲜为人知的内幕。百万字的传奇读本精选了有关国宝、密码、海盗、大谋杀,诡异事件、离奇事件的未解经典内容选配了数千幅珍贵图片,带给读者一场视觉饕餮盛宴。
热门推荐
  • 黑暗冷侵

    黑暗冷侵

    黑暗来临,邪恶入侵。想要活命,只有战斗。钟镇逵、宁才陵、燕霞菲从误会到合作,为着各自的目的开始并肩战斗。在不断的战斗中解开各自的身世之迷,发现来自黑暗世界的阴谋。面对黑暗世界带来的末日之战,人类不战则亡。小说中的每一个小故事,都有可能在我们身边发生。它们是无法解释的灵异事件,更是我们每个人体内隐藏的罪恶。如果害怕,你将被邪恶有机可趁。
  • 如果我们不说爱

    如果我们不说爱

    我们都有在成长中经历过一些伤害。经历过一些疼痛。你有没有这样爱过一个人,为了他你可以放弃全部。你有没有见过这样一个人,即使被爱伤害到千疮百孔也不会放弃爱他的那份决心。如果我们不说爱,是不是就没有那么多的后来
  • 驭兽记

    驭兽记

    严肃版:一个背负“命运”的人降临,将会给这个世界带来怎样变故?当他重新醒来的那一刻,这个世界,也将会因他而……重新复活!!流氓版:陈邪君重生了,来到了一个叫做源大陆的世界,手握万兽伏魔珠,培养无数妖兽小弟,称霸全世界的故事。“那个谁谁谁,将你家圣教神女洗干净了,待本少爷吃饱了就去那个啥啥去~~”【不要瞎想,这是个很严肃的故事(呲牙)】
  • 独家公主的冷漠

    独家公主的冷漠

    她是白氏集团总裁千金,为了男朋友而化身成平名,原本想把身份告诉他,他却说我们分手吧!……
  • 庶女不为后

    庶女不为后

    身份低贱是因为运气不佳,与你为敌实属逼不得已,无路可走的小女子只想找个可以图个温饱的夫君,偏偏此夫君可以翻手为云覆手为雨,权高位重还腹黑心狠,既然杀不得又爱不得,小女子赶紧拾掇拾掇,溜之大吉!冰雪聪颖总喜欢装迷糊,善解人意又不停惹祸,人和心都交给了为夫,还偏不安分守己想着到宫外逍遥快活,为夫无你,餐餐无味、夜夜不安,只能设下天罗计让你无处可溜!--情节虚构,请勿模仿
  • 达芬奇宝藏

    达芬奇宝藏

    梵蒂冈档案馆馆长在圣诞节夜里遇害,凶手割去了他背上的一块皮肤并留下一个符号。意大利国家安全局长请来正在罗马旅行的符号学家白兰心协助破案,而馆长收养的孙女闻讯也来到凶案现场。所幸她找到了馆长留下的钥匙,私下邀请白兰心与她一起寻找馆长守护的宝藏,开启了一场惊险的智力冒险。此后接连发生四起命案,四名死者背上都被割去一块皮肤。白兰心和索菲娅经历诸多磨难,终于解开馆长的真实身份,而他所守护的秘密就是传说中的魔法石。白兰心发现列奥纳多?达?芬奇可能知道魔法石的下落并巧妙地将它隐藏在《蒙娜丽莎》的画中。在新年到来之时,一切凶案的幕后主使终于现身,而此时的梵蒂冈正面临被卫星摧毁的危机,一场救赎与罪恶就此上演。
  • 三国高顺新传

    三国高顺新传

    高顺清白威严,骁勇有智,衷心仁义。不饮酒,不受馈遗。每谏布:“以智者、慎思而行”。布知其忠,然不能用。后郝萌反,更疏之。顺所将七百馀兵,号为千人,铠甲斗具皆精练齐整,"每所攻者,无不破也",名为陷阵营。以魏续有外内之亲,悉夺顺所将兵以与续。及当攻战,故令顺将续所领兵,顺亦终无恨意。下邳败,为曹操所俘,就戮。---------------------------------------一个全新高顺的故事。若高顺有了现代人的记忆,会在历史上走多远?吕布还会命损白门楼吗?YY方面:假设高顺的出生年为:168年,196年的时候29岁。了却心中那段遗憾,献给我最喜爱的武将-高顺本书书友群:68301732
  • 笑着的剑

    笑着的剑

    她望着我,笑颜如花。腹下是血,簌簌流淌。我的心刺痛,仿若一把剑,洞穿了心脏,浑身冰凉,在那一瞬间,我明白了,我的心与她维系。我凝视她的笑颜,她的瞳孔已然涣散,可还是把努力的把最美的一面呈现。我瞬间泪流满面。在此刻我明白言语是苍白的,却无能为力,只有抱着她痛哭流涕。抚摸她娇嫩脸颊,我明白了,我们的心维系在一起,枉我从前不懂,枉我从前逃避。(番外篇放置的位置是一个美丽的错误。)
  • 水云大传

    水云大传

    明朝将覆,恭王爷将爱女朱宛托付给江南老友,朱宛身携柔嘉宝剑却引来魔教觊觎。魔教天狼座一路追随朱宛到武夷山。遇江湖各派齐聚武夷山胁迫武夷山交出其开派师祖所创的“璧人剑”中的君子剑,却不想发现柔嘉剑也出现在武夷大会上。魔教在武夷大会上夺取了朱宛的柔嘉剑。朱宛欲入云南魔教追回柔嘉剑。徐白风也奉师命同去魔教追回璧人剑。徐白风等同入魔教要回璧人剑,却发现了魔宫中深层机密。钟离殷殷在魔宫被夺去所有权力,打入地宫。徐白风等人在追寻璧人剑过程中助少主登上魔教首座,封女主为后,是为帝后赋。多年后,亦敌亦友,人事变迁,与外人何足说。(本文纯属虚构,请勿模仿。)
  • 欺君在下:腹黑猖狂妃

    欺君在下:腹黑猖狂妃

    前世,她爱的人,却在成亲那天把手伸向了她的妹妹,却被推入火海,焚心之痛来世必报!今生,她睁眼的一刹那,便是复仇的开始。重生十八岁,她要一个个地把那些伤她的贱人推入深渊。半路杀出个程咬金,她没想过今生爱上一个人。初见,他俩只是夜中相视,再见,便是一场捕捉游戏的开始了……爱情的陷阱铺设得如此完美,她完胜?还是他甘愿认输赖上她?