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始识苍苍不是天 高科技王国——航天技术(二)

文章出处:物理资源   发布时间:2005-04-05   

  爬这三个台阶的困难可想而知。不光是速度高,还有动力问题。在天空中飞行一般靠浮力,航天最终要进入空气稀薄、甚至近乎真空的区域,没有空气,又哪里谈得上浮力呢!航天先驱者们于是想到了中国的爆竹,即借助牛顿力学中的反作用力,火箭由此而生。

  说到火箭的发展,必须提到一位德国人——冯·布劳恩(1912~1977)。当阿波罗登月成功时,美国航天中心地面指挥中心负责人情不自禁地高呼:“这是冯·布劳恩的足迹。”

  早在幼年时期,冯·布劳恩就对天上的星星入了迷,母亲给了他一架望远镜,临睡前,他能对着星空看上几个钟头,并幻想有朝一日,能坐上他自己设计的飞行器,到太空去探险。不久他因为放焰火闯了祸,被关在书房中,书房中恰恰有本火箭专家奥伯特写的书,书名是《通向星际空间之路》,书中的宇宙航行远景,把布劳恩吸引住了,从那时起,他便立志把宇宙航行作为自己的毕生事业。

  1930年,布劳恩进入柏林的沙洛滕堡工学校,得以结识奥伯特教授,从此,开始了自己对空间飞行的探索。他在自建的“土”火箭飞行场上搞实验;他把自行车改装成离心机,让小白鼠承受超重作用试验,以致惊动了女房东,说要是再继续这种胡闹行为,就马上把他赶出去。

  命运给布劳恩安排了一条不平坦的道路。他不愿让德国的火箭发展落于人后,试制成了射程远达250公里的A4火箭,却又不愿把它发展成战争武器。有人把此事密告盖世太保,冯·布劳恩被纳粹逮捕。尽管如此,A4火箭仍然被用来发射V-2导弹,1944年,V-2导弹投入战争,受害最大的城市是伦敦,它受到1200多枚导弹的轰击。

  领导德国人民进行反法西斯斗争的台尔曼(1886~1944)曾有这样的名言:“法西斯来了又去了,但德国人民永远长在。”事实的确如此,A4火箭没能挽救法西斯的命运,但德国科学家的创造却开辟了一个航天时代。

  开辟一个时代,说起来容易作起来难。牛顿力学为航天指出了方向,告诉人们航天会遇到什么困难。科学计算表明,要是只用一节火箭,不论这火箭个头多大,连第一阶台阶也上不去,更不用说飞出地球了。因为速度要高,装的推进剂就得多,而要装的推进剂多,火箭的份量就大,于是需要更多的推进剂。

  这看起来似乎是转不出去的死胡同,但并没有把航天设计师难倒,他们想出了边前进、边轻装的方法,即制造多级火箭或加火箭助推器。这类火箭在上升过程中,把燃料烧完的那一节火箭(或助推器)及时甩掉,速度自然就高了上去,最后只剩下人造卫星或宇宙飞船,飘游于天宇了。

  从前苏联1957年发射第一颗人造卫星算起,已过了近40年时光,借助航天技术,人类对太阳系的了解比哥白尼、开普勒时代大大前进了一步。宇航员们曾多次拜访月球,并去到人类从未看到过的月亮的“背面”。行星探测器,则对太阳系其他行星,进行了探测。人们知道了金星的“面纱”是什么成份?火星为什么发红?木星、土星的光环是怎样的结构等等。

  人们最关心的一个问题是地球是否是太阳系中唯一有生命的星球,并把与地球条件相近的火星作为重点搜索对象,特别是当天文学家在望远镜中看到火星上有像河道般的条纹后,对火星人的期望值更高了,科幻小说中,甚至有人类与火星人大战的惊险情节。空间飞行器的搜索,给这一愿望浇了一大盆冷水。那些条纹不过是些沟坎,火星则是一片沙漠。总之,不要说人,就连最低等生物的踪迹都未发现。

  当然,人类仍未放弃寻找外星生命的愿望。航天专家们甚至用“多媒体”这类手段,制作了一张“太空名片”。名片上有人类的图象,有地球上的各种声响:婴啼、鸟鸣、水流潺潺、火车轰鸣乃至各种风格的世界名曲——从贝多芬到中国古曲。中国古曲选的是《高山流水》,当初余伯牙以《高山流水》的琴曲找到了“知音”好友钟子期。人类期望《高山流水》一曲,能为自己在太空中找到能共语的智能生物。

  航天设计师的另一项宏伟计划,是为人类制造能永久居住的太空港。当代新闻中常常报导空间站与航天器的对接。表面看来,这种对接就像列车车厢搭钩,实际上对接比搭钩要难得多。火车只能在车轨上移动,位置一下子便对准了;太空中的对接则不然,得有很高的技巧。这种对接,决不是玩什么游戏,而是为悬浮于太空的空间站提供后勤服务(供给食品、饮水和其他给养以及航天员的换班、航天器的维修等),也为今后建立更大规模的太空城市积累了经验。

  对接固然要很高的定向技术和自控技术,但这还不是空间飞行中最困难的方面。空间运输要求飞行器能飞上太空,又能安全返回地面。而且不是一个来回就大功告成,而是来来往往多次运行。这种飞行器,必须能在低空、高空和外空间均能飞行,航天飞机就是这类飞行器。

  中国的航天事业,起步比美国、前苏联、西欧晚些,但在第三世界中高居首位;是世界上第五个能发射空间飞行器的国家。我国古代先人曾以四大发明为世界科技文化作出巨大贡献,相信在不久的将来,我国在航天技术方面,也会做出新的贡献。

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