飞向太空的运载工具——火箭

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飞向太空的运载工具——火箭

  俄国双耳失聪的中学教师齐奥尔科夫斯基,对火箭理论的研究和发展做出了震古铄今的贡献。他首先敏锐地指出,巨大火箭的动力应当是液体火箭发动机。他设计了用液体火箭发动机作动力的飞行器草图,并设想用煤油和液氧作推进剂(燃料)。

  1857年9月5日,齐奥尔科夫斯基诞生于俄国的一户贫寒农家。9岁那年,由于患了严重的猩红热病,双耳丧失了听力,无法继续上学。从此,他在母亲的指导下,学习功课。童年的不幸,使他整天呆在家里阅读书籍,再也无法与别的孩子一起玩,从而疏远了与他同龄孩子的联系。两年后,他母亲去世,这种不幸,使他变得更加孤独,同时也使他开始沉醉在书本的海洋中。

  16岁那年,父亲把他送到莫斯科学习。他住在一位贫苦洗衣妇女家里,每天忘我地自学,不论是炎热的夏天,还是寒冷的冬天,他都到附近图书馆里埋头读书,甚至常常忘记饥饿和寒冷。他认识到,刻苦自学,是猎取科学知识的唯一道路。尽管生活上很艰辛,只能用一点黑面包充饥,但在莫斯科的3年里,他自学完微积分、解析几何、球面三角、高等数学、物理学、化学、天文学等许多科学知识,其中关于飞行问题像吸铁石一样吸引着他,使他脑子里充满了各种幻想。

  3年半后,他回到家乡,当了中学教师。

  后来,齐奥尔科夫斯基全力以赴地投身于火箭和宇宙航行问题的研究之中。他确信只有火箭才是实现宇宙航行的最理想的交通工具,并首先提出多级火箭理想速度的计算公式。这个公式就是著名的齐奥尔科夫斯基公式。它解决了火箭及其运动的一系列理论问题。1898年,他完成了第一部有关火箭原理研究的科学论著。这部著作为航天事业树立了一个里程碑,为火箭技术的发展奠定了基础。

  1935年这位前苏联火箭之父的心脏停止了跳动。但前苏联人们沿着他的足迹,于1957年首先发射了世界上第一颗人造地球卫星。

  世界上第一个制成液体火箭并投入试验的,是美国科学家戈达德。1926年3月16日,在罗斯维尔的荒郊,架起了一座两米多高的发射架,上面竖着—枚高约3.9米的火箭,戈达德要在这里进行划时代的试验。开始发射了,火箭下面喷出燃气,火箭直往上窜,可是只飞了12米高、56米远。这和现代的火箭相比,自然不可同日而语,但它毕竟是世界上第一枚发射成功的液体火箭。戈达德的贡献是把航天理论与火箭技术结合起来,使火箭进入实际的研制阶段。戈达德不断地改进他的火箭,最终使火箭有了相当可观的高度和速度。戈达德是制造液体火箭的创始人。刚开始发射的火箭,由于没有控制设备,火箭不能按预定的方向飞行,1932年,戈达德开始用高速旋转的陀螺来解决火箭的稳定性。陀螺能绕某一个支点自由旋转。最简单的陀螺就是民间玩具“地转子”或称“地牛”。当“地牛”在地面围绕自身轴线飞快转动时,你越使劲抽它,它就转得越欢,立得越稳;不使劲抽就转得慢,开始摇晃;如果不抽,“地牛”最终会倒地,这一特性就是旋转物体的定轴性。火箭装上这种陀螺就能扶摇直上了。

  火箭上升到一定高度后,还要改变方向,这就需要操纵。为了解决这个问题,戈达德发明了燃气舵,它的功用有如飞机的方向舵,不过飞机的方向舵是靠外部气流的作用,使其偏转以改变飞机的航向,而燃气舵却是装在火箭发动机的内部靠近喷口的地方,它利用燃气流的作用使其偏转,从而达到改变火箭方向的目的。1932年,戈达德完成了陀螺和燃气舵控制火箭飞行的试验。1935年,戈达德制造的火箭的速度超过音速,射程达到70公里,他的成功就使30年代一大批火箭研制者受到鼓舞,德国的奥伯特就是其中一个。

  奥伯特提出许多关于火箭构造和飞行的新观点,他的名著《通向航天之路》又激发了许多青少年对航天事业的兴趣,许多国家相继成立了火箭和航天爱好者的组织。1927年,德国创建了太空旅行协会,由奥伯特任会长,1928年,前苏联成立了反作用运动研究会,随后英美等国也相继成立了星际旅行的学会或协会,这些组织中的不少成员后来都成为各国研究第一代火箭的领导者或技术骨干。