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第8章 戈達德的貢獻

液體火箭是齊奧爾科夫斯基等火箭與航天先驅者所極力倡導的。但由于條件所限,他們沒能完成液體火箭的研制。20世紀20年代初,另一位航天先驅羅伯特·戈達德終于成功地研制出了液體火箭。

羅伯特·戈達德于1882年10月5日出生于美國馬薩諸塞州伍斯特城的一個新英格蘭后裔家庭。戈達德小的時候,母親患上了肺結核,身體極度虛弱,那時肺結核是無藥可治的。戈達德也經常生病,沒法堅持正常上學。17歲時,戈達德上了伍斯特南方中學。后來,戈達德的父親傾其所有照顧患病的愛妻,沒錢再為羅伯特中學畢業后求學交學費了。戈達德從別處得到了資助,上了伍斯特綜合技術學院。在這里,他遇到了很好的老師,成了數學和物理學的行家。戈達德在伍斯特綜合技術學院完成了學業,留校當了一名物理教師,后來又上了克拉克大學。

戈達德一直相信人類能夠穿越太空去到另一個星球,他宣稱只要有威力足夠強大的火箭,就可以把人射到月球去。在克拉克大學的一年后,戈達德去了新澤西州普林斯頓學院對火箭作進一步研究。

第一次世界大戰期間,戈達德來到威爾遜實驗室,主持由美國陸軍資助的反坦克火箭的研究,這種火箭成為第二次世界大戰中反坦克火箭的原型。1918年11月,第一次世界大戰即將結束前,戈達德設計并制造出了鐵筒小型火箭彈樣機,并成功地進行了一次示范表演。由于第一次世界大戰很快結束,這項成果就被束之高閣了。

1919年,戈達德把他10多年精心計算和研究的成果歸納成一篇論文,交給斯密森研究院審查。這篇名為“到達極限高度的方法”的論文,年底發表在《斯密森雜文集》的71卷第2期上。論文中,戈達德論述了火箭運動的數學原理和計算方法,討論了宇航的原理,并用圖片說明了火箭抵達月球的方法。然而,這篇論文帶給戈達德的并不是榮譽,而是冷嘲熱諷。當美國新聞界得知這一論文后,在報刊上進行了鋪天蓋地的夸大宣傳和冷嘲熱諷,一些報紙公開宣稱戈達德是科學瘋子,說他用火箭登月的建議說明他連中學程度的知識都不具備。電影明星瑪麗·碧克馥以輕佻的口氣給戈達德寫了一封嘲諷的信,信中說:“請閣下在第一次乘火箭飛赴月球的途中,給瑪麗·碧克馥小姐寄來一封信。”

面對新聞界和其他各界人士的無知和嘲弄,戈達德沒有生氣,他甚至對這些人的行為不理不睬,用理智壓抑著胸中的怒火,埋頭致力于火箭技術的理論研究,他決心用現實回敬那些不懂裝懂的人們。在理論研究告一段落時,戈達德一邊在課堂上向學生們傳授自己創立的宇宙飛行新理論,一邊轉向從事機械和裝備的設計,試驗各種燃料,制造火箭樣機,并進行靜態試驗和飛行試驗。

戈達德的試驗場設在馬薩諸塞州奧本郊區的沃德農場。1923年,他成功地進行了世界上第一個用汽油和液氧作為燃料的液體火箭發動機的地面靜態試驗。1925年,戈達德在克拉克大學物理實驗室內成功進行了火箭靜態試驗,制造了可供飛行試驗的液體火箭樣機。

1926年3月16日是世界火箭發展史上一個永不磨滅的日子。這一天下午2時30分,在大雪覆蓋的試驗場上,戈達德架起了一座兩米多高的發射架,上面豎著一枚高約3.9米、用液態氧和汽油做推進劑的火箭。開始發射了,火箭下面噴出燃氣,火箭直往上躥,飛了12米高、56米遠,整個飛行時間僅2.5秒。這和現代的火箭相比,自然不可同日而語,但它畢竟是世界上第一枚發射成功的液體火箭。戈達德為試驗成功興奮不已,激動地喊道:“這一下我可創造了歷史!”這以后,戈達德在成功的喜悅中繼續研究,終于制造出了更大的液體火箭。1929年7月17日,他在農場發射了一枚載有氣壓計、溫度計和照相器材的氣象火箭,這是全球第一枚裝載有測量工具的氣象火箭,儀器由降落傘回收。成功的喜悅再度充滿戈達德的胸懷,他一鼓作氣地造出了第二枚氣象火箭。這一次非常不幸,火箭巨大的轟鳴聲和嘈雜的噪聲終于將一直對戈達德不滿的警察、消防隊和新聞記者招來了,警方給戈達德發出了最后通牒:立即停止進行中的試驗,并不再允許其在馬薩諸塞州進行此類古怪的試驗。一家報紙在得知戈達德的升空記錄后,幸災樂禍地嘲弄道:“月球火箭離目標差238799英里!”面對警方的指責、新聞記者的嘲諷,不屈的戈達德無可奈何地將他的試驗場從馬薩諸塞州遷到了另一個地方,重新開始了他的試驗。然而,由于戈達德的試驗支持者甚少,他的全部經費來源于斯密森研究院少得可憐的撥款。正當戈達德為自己的試驗經費東奔西走時,一個令人鼓舞的消息傳來了:第一個成功飛越大西洋的空中英雄林白上校渴望見到戈達德。林白上校因自己的英雄壯舉而為著名財團古根海姆家族所崇拜,并成為這個家族的朋友。當他從報紙上得知戈達德的研究狀況后,對戈達德的研究很感興趣,決定助他一臂之力。林白告訴戈達德說,他已意識到火箭最終將是實現宇宙航行的唯一推進工具。“我們不妨去爭取企業界的支持。”林白建議說。林白駕著自己的飛機,陪戈達德周游于各大企業,然而,盡管費盡口舌,仍沒有哪家企業愿意資助。無可奈何之際,林白決定向自己的好朋友——古根海姆家族求援。在林白的周旋下,古根海姆基金會終于答應:從1930年起,在4年內向戈達德提供10萬美元的研究經費。

有了經費的戈達德辭去了大學教授的職務,于1930年7月將試驗場遷到了新墨西哥州的羅斯韋爾。在這里,戈達德不斷改進他的火箭,最終使火箭飛行能夠達到相當可觀的高度和速度。戈達德剛開始發射的火箭,由于沒有控制設備,火箭不能按預定的方向飛行,1932年,戈達德開始用高速旋轉的陀螺來保持火箭的穩定性。陀螺能繞某一個支點自由旋轉,最簡單的陀螺就是民間玩具“地轉子”或稱“地牛”。當“地牛”在地面圍繞自身軸線飛快轉動時,你越使勁抽它,它就轉得越歡,立得越穩;不使勁抽就轉得慢,開始搖晃;如果不抽,“地牛”最終會倒地,這一特性就是旋轉物體的定軸性。火箭裝上這種陀螺就能扶搖直上了。火箭上升到一定高度后,還要改變方向,這就需要操縱。為了解決這個問題,戈達德發明了燃氣舵,它的功用猶如飛機的方向舵,不過飛機的方向舵是靠外部氣流的作用,使其偏轉以改變飛機的航向的,而燃氣舵卻是裝在火箭發動機的內部靠近噴口的地方,它利用燃氣流的作用使其偏轉,從而達到改變火箭方向的目的。1932年,戈達德完成了陀螺和燃氣舵控制火箭飛行的試驗。1935年,戈達德制造出速度超過音速的火箭,射程達到了70公里。1945年3月,當戈達德看到從德國運回的勝利品V–2火箭時,發現除大小不同外,這個火箭幾乎與他的火箭完全相同。

1945年8月10日,戈達德因咽喉癌離開了人世。他共獲得了214項有關火箭技術和航空技術的專利。他留下的報告、文章和大量筆記也成了后人一筆巨大的財富,戈達德也因此被稱為“現代火箭之父”。

知識鏈接

羅伯特·戈達德不僅認識到火箭對大氣研究、彈道導彈和太空旅行的潛力,而且是第一個科學研究、設計和建造實施這些想法所需的火箭的人。1959年的美國宇航局戈達德太空飛行中心就是以他的名字命名的;月球上的戈達德環形山也是以他的名字命名的。

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