火箭将人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等护送上天,在人类的航天事业中发挥着举足轻重的作用,是人类走向宇宙的“大功臣”。
中国是火箭的故乡北宋军官岳义方、冯继升造出了世界上第一个以火药为动力的飞行兵器-火箭。这种火箭由箭身和药筒组成。药筒用竹、厚纸制成,内充火药,前端封死,后端引出导火绳,点燃后,火药燃烧产生的气体向后喷出,以气体的反作用力把火箭推向前,飞行中杀伤敌兵。12世纪中叶,原始的火箭经过改进后,广泛用于战争。
如1161年宋军在与金兵的“采石之战”中所使用的“霹雳炮”,其实就是一种火箭武器。当时在中国民间广为流行的能高飞的“火流星”,实际就是世界上第一种观赏性火箭。随着丝绸之路的发展和繁荣、商船的航行和蒙古人的西征,中国的火箭技术传播到世界各地。
世界各地的火箭技术先驱者俄国人齐奥尔科夫斯基最早从理论上证明用多级火箭可以克服地球的引力从而进入太空,他建立了多级火箭理想速度公式。美国人戈达德是液体火箭的发明者。他从1921年开始研制液体火箭发动机,1926年3月16日,他研制的液体火箭发射成功。
德国人奥伯特在1923年论述了火箭飞行的数学理论,并对火箭结构和星际飞行提出了许多新观念。他的理论在国际上产生广泛影响。俄罗斯航天之父》“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”这是世界上伟大的航天先驱者之一康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的名言。齐奥尔科夫斯基于1857年出生在俄罗斯梁赞省一个美丽的村庄。
童年的他活泼伶俐,爱读书,喜欢思考问题,尤其是爱不着边际地幻想。可是由于家里的条件不好,他只上过几天的村办学校。10岁时因患上严重的猩红热,他几乎完全失去了听力。生理障碍使他同人们疏远了,但却促使他发奋读书。他自
修了中学和大学课程,掌握了数学、物理学、天文学等方面的知识。
走向宇宙的『大功臣』-火箭齐奥尔科夫斯基受凡尔纳科幻小说的吸引,对升空飞行和太空旅行具有浓厚兴趣,也进行了相关的科学研究工作。他设计制造了俄罗斯第一台风洞,最早提出了硬式飞艇思想。为了研究生物在飞行环境中的反应,他设计了一种研究加速度对生物体影响的装置。1883年,他在一篇题为《自由空间》的论文中首次指出利用反作用装置作为外太空旅行工具的推进动力的可能性。他在1893年发表的科幻小说《月球上》及1895年写的《地月现象和万有引力效应》中进一步发展了有关太空飞行的思想。
1897年他推导出了著名的火箭运动方程式。在这些工作的基础上,齐奥尔科夫斯基于1898年完成了航天学经典性的研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》,之后又发表了多篇关于火箭理论和太空飞行的论文,系统地建立起了航天学的理论基础。在对火箭运动理论进行了一番研究之后,齐奥尔科夫斯基又对星际航行问题进行了研究和展望。他在1911年发表的论文中详细地描述了载人宇宙飞船从发射到进入轨道的全过程,内容涉及飞船起飞时的壮观景象、超重和失重对航天员的影响、失重状态下物体的奇异表现、不同高度看地球的迷人景观等。
齐奥尔科夫斯基既是一个踏实的科学家,又是一个热情的探索者。他为航天事业贡献了毕生精力,一生发表了580篇科学论文和科学幻想作品,是现代航天学和火箭理论的奠基人。现代火箭技术之父》罗伯特·戈达德是美国最早的火箭发动机发明家、现代火箭技术之父。他出生在美国的马萨诸塞州,童年时就显示出对科学幻想和机械的特殊兴趣,常迷恋于科幻小说。1911年,他取得克拉克大学博士学位后留校任教。
他在实验室里第一次证明了在真空中可存在推力,并首先从数学上探讨包括液氧和液氢在内的各种燃料的能量和推力与其重量的比值。1921年12月,戈达德完成了第一台液体火箭发动机的研制。
1925年,他完成了液体推进剂的火箭发动机静力试验。1926年,他在冰雪覆盖的草原上发射了人类历史上第一枚液体火箭。这枚火箭长约3.4米,发射时重量为4.6千克,空重为2.6千克,飞行延续了约2.5秒,最大高度为12.5米,飞行距离为56米。
这是一次了不起的成功,它的意义正如戈达德所说:“昨日的梦的确是今天的希望,也将是明天的现实。”1929年,戈达德又发射了一枚较大的火箭,这枚火箭带有一部气压计、一支温度计和一架用来拍摄飞行全过程的照相机,是第一枚载有仪器的火箭。1932年,戈达德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声速。
此外,戈达德还获得火箭飞行器变轨装置和用多级火箭提高发射高度的专利,并研制了火箭发动机燃料泵、自冷式火箭发动机和其他部件。他设计的小推力火箭发动机是现代登月小火箭的原型,曾成功地升到约2千米的高度。走向宇宙的『大功臣』火箭1945年,戈达德因病逝世,享年63岁。
他虽然成功地发射了世界上第一枚液体火箭,但最初并没有得到美国政府的重视和支持。直到1961年苏联航天员加加林上天后,美国才发表了戈达德30年来研究液体火箭的全部报告。戈达德被追授了第一枚航天勋章。现代航天学奠基人之一》赫尔曼·奥伯特是德国著名的火箭专家。他出生在奥匈帝国的特兰西瓦尼亚(现罗马尼亚锡比乌)。12岁时,因受凡尔纳《从地球到月球》的影响而迷上了星际旅行。
在第一次世界大战中,身为慕尼黑医学院学生的奥伯特被征召到奥匈帝国军队当兵。这期间,他专注于宇宙航行的基础理论研究,阅读了所有能够找到的关于火箭和宇宙航行的著作。
战争结束后,奥伯特重新回到校园,不过他没有继续学医,而是选择了物理学。1923年,他发表了《飞往星际空间的火箭》(1929年经过修改和充实后改名为《通向航天之路》),这部著作对早期火箭技术的发展和航天先驱者产生了较大的影响。奥伯特于1940年加入德国国籍,受聘于佩内明德研究中心,参与了V-2火箭的研制工作。
他虽然没有直接参与发明后来的A-4火箭发动机,但A-4火箭却完全是以他的理论框架为基础的。第二次世界大战后,奥伯特先是到瑞士任火箭技术顾问,后又为意大利海军研究固体推进剂防空火箭。1951年,他到美国与布劳恩合作,共同为美国空间规划努力。1955~1958年,他在美国任陆军红石兵工厂的顾问,其间完成了两本书的写作,其中一本是对10年内火箭发展的可能性做展望,另一本谈到了人类登月往返的可能性。
奥伯特的主要贡献是建立了下列条件之间的理论关系:燃料消耗、燃气消耗速度、火箭速度、发射阶段重力作用、飞行延续时间和飞行距离等。这些关系是火箭设计要考虑的最基本因素。奥伯特更多地作为一个理论家,而不是一个实验家,影响了整整一代工程师,是现代航天学理论的奠基人之一。