斑马 猫斯图
牛顿曾经提出过一个非凡设想:高山的一门加农炮发射一枚速度足够快的炮弹,炮弹便会沿着一个固定的环形轨道环绕地球。现在我们知道这个想法由于空气阻力的存在,是不可能实现的。但人类最终还是把物体甚至人员送上了太空。
这个过程凝结了人类最高的智慧,漫长而艰辛,至今都让人感叹不已。
数学老师打开的门
在太空探索早期,人类对这个浩瀚的世界是几乎没有什么头绪的。没有强大的数学和物理武器,所有登上太空的想法都停留在牛顿当年的水平上。一直到一名俄国中学教师的出现。
齐奥尔科夫斯基原本是俄国的一名普通的数学教师,奋战在教书育人的第一线。但他最大的功绩并不是数学教得有多好,而是计算出了飞出地球的第一宇宙速度是8km/s,而通过多级火箭还可以探索更远的宇宙。1898年,相关的公式被推导出来。
公式并没有看起来那么复杂,因为除却所要求的速度增量以外,涉及的变量一共只有三个。再简单一点说,即火箭的能力只与发动机性能、火箭满载与空载的质量比有关。这提示我们可以通过较低的喷射速度来达到航天器所需要的高速度。
公式一经公开,引发了物理和数学界的轰动。人类冲击太空的序幕正式拉开。
光有公式肯定是不行的,想要把理论变成可以上天的火箭,尚需解决的问题还包括找到能量密度足够的燃料、找到强度足够的外壳材料、找到耐热耐辐射性能够好的材料(即使当时人还不知道散逸层的高温,也知道物体高速运动下会与空气摩擦产生高温)。
当然最关键的是要找到钱。
由于太空探索在当时和商业价值、军事价值、政治价值都不怎么沾边,早期的探索者都是在单打独斗,能获得政府或是大财团支持的并不多。第一个在政府层面研究火箭的是臭名昭著的纳粹德国。当然他们的本心也并非进行真正的太空探索。
为了从欧洲大陆倾泻火力到英国,通过轰炸打压英国人抵抗的士气,希特勒投入了远比研究原子弹多得多的资金,打造出了前无古人的大杀器——V2导弹。这种弹道导弹最大飞行速度4.8马赫,根本无法拦截。
后来,正是这种导弹,让美苏敏锐地意识到了火箭开发是可能的。
两个主角的明争暗斗
其实早在二战后期,美苏两国就在瓦解德国防御的同时,开始收集和V2导弹相关的研究成果,网罗相关的研究人员。苏联得到了大量导弹样品,为逆向工程奠定了基础。而美国则抓到了冯·布劳恩,后者在未来几十年的时间里为美国的航天事业做出了巨大贡献。
暗地里的较量其实早就开始,但一直到铁幕缓缓落下,竞赛才真正打响。1955年7月29日,杜鲁门正式声明将在1957年国际地球物理年发射人造卫星。四天后,苏联也针锋相对地宣布要发射自己的卫星。
苏联这边的领军人物是齐奥尔科夫斯基以及他的亲传弟子谢尔盖·科罗廖夫。
一旦得到了想要的资源,齐奥尔科夫斯基所领导的苏联团队便一发不可收。1957年8月,改装版R-7导弹试飞成功,射程足以打到美国本土。两个月后,苏联又将人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”成功送入近地轨道,帮助苏联打赢了太空竞赛的第一战,也开启了人类的太空时代。一个月后,科罗廖夫又赶在“十月革命”纪念日前,让苏联狗“莱卡”成为第一个太空访客。
看到苏联拔得头筹后,美国再也坐不住了。
重压之下,美国国会立马通过了《美国国家航空暨太空法案》,美国国家航空航天局(NASA)就这样登上了历史舞台。而且一开始,美国人是很希望自己的航天事业拥有纯正的美国血统的,毕竟这样他们才不会在苏联人面前丢脸。
然而很可惜,美国的纯种飞弹原地爆炸了。他们只能请出正在迪士尼做科普的德国专家冯·布劳恩,这才让美国在航天竞赛里有了点起色。冯·布劳恩在新东家那儿的表现也确实不负众望。在国会的资助下,他的团队开发出了朱庇特C型火箭,并在1958年1月31日成功发射人类第二颗人造卫星“探险者1号”。美国终于挽回了一点颜面。
然而苏联仍保持着领先,在科罗廖夫的带领下拼了命似的创下一连串的宇航第一:1959年1月发射了第一个月球探测器;1961年4月,加加林搭载第一个载人航天器“东方1号”,绕地飞行108分钟,成为人类史上第一个太空人;1963年6月,捷列什科娃成为第一个进入太空的女性;1965年3月,列昂诺夫完成了航天史上第一次太空漫步……
而美国总是在后面苦苦追赶,累得气喘吁吁。
探索的脚步没有停下
1961年4月12日,尤里·加加林成功上天,环绕地球一周,向世人展示了苏联人的自信,以及人类正式进入太空的可能性。这一下美国人的心态彻底崩溃了。肯尼迪发表了演讲:“我们决定在十年内登上月球并实现更多梦想,并非因为它轻而易举,而是因为它困难重重。”
志在登月的“阿波罗计划”启动了。为了助推太空竞赛,1966年,美国把联邦预算的4.4%给了美国国家航空航天局。被委以重任的还是冯·布劳恩,第二年他就帮美国人研制出了史上最雄伟的运载火箭——土星5号。1969年7月,也正是这座火箭将“阿波罗11号”送入月球轨道。人类终于踏上了魂牵梦绕千万年的月球。
然而,登月却成了美苏太空竞赛最后的高潮。
当美国人宣布要登月时,其实苏联也行动了起来。赫鲁晓夫不能让竞赛输在自己手里。但科罗廖夫此时已经病魔缠身,于1966年去世。虽然他的继任者瓦西里在1969年完成了N-1火箭的研制,但四次发射都失败了。之后,随着经济不振、技术人才凋敝,苏联版的登月计划也就不了了之了。
而在美国这边,眼见苏联已经跟不上,便也中止了对美国国家航空航天局的高额投入。原本在规划中的月球基地和登陆火星的目标也被无限期搁置。虽然双方后来都还有过一些太空方面的尝试,但激荡人心的太空竞赛事实上已经结束了。
1975年7月17日,“阿波罗号”与“联盟号”飞船实现了太空对接,美苏两国的宇航员握手言和,太空竞赛正式谢幕。
但是,这并不意味着人类的太空事业就此画上了句号。美苏两国在竞赛场上握手言和之时,也正是中国这头沉睡的雄狮苏醒之时。熬过了近代的屈辱史,打败了日本侵略者,解放了思想和生产力之后,体量龐大、人才辈出的中国,注定会是太空探索的新挑战者。
中国的太空事业起步略晚,真正进入太空的标志是1970年4月24日上天的“东方红一号”卫星。随后,中国太空事业的发展速度却如同火箭一般,不仅拥有了属于自己的运载火箭,还逐步实现了载人航天、航天员出舱作业、空间站装配、月球探测等高难度目标。
也许在不久的将来,“上九天揽月”这个千年以来流传在中国文化中的浪漫动作,就要在我们这一代人的生命历程中实现了。
编辑/梁宇清