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第66章 人类走向宇航时代(1)

火箭的产生

火箭是以热气流高速向后喷出,利用产生的反作用力向前运动的喷气推进装置。广义的火箭一词包括导弹、航天器以及烟花焰火。火箭的发明架起了人类通向太空的桥梁,此后,卫星、航天飞机和宇宙空间站相继出现,人类活动的范围从地球扩展到了浩瀚的太空,人类由此步入了一个伟大的宇航时代。

第一个试造火箭的人

火箭是中国古代的重大发明之一。明代是中国古代火箭的全盛时期,最著名的有震天雷、神火飞鸦和火龙出水等。它们在原理上已经十分接近现代的两极火箭。

明朝年间,一个名叫万虎的人在一把木椅周围绑了47只装有火药的圆筒,再把自己牢牢地捆在木椅上,随后他双手各举一只大风筝,并让人点燃了火药筒,他想借助火药燃烧时产生的后推力和风筝的升力来实现自己飞向太空的梦想。然而,一阵剧烈的爆炸过后,他和他的“火箭”都化为了尘埃。这也是世界上第一个试图征服太空并为此牺牲的人。

空间运载火箭的鼻祖

1883年,俄国科学家齐奥尔科夫斯基首先论证了人类借助喷气式工具进入宇宙空间的可行性,并于1909年将研究成果以论文形式公布于众。1919年,美国科学家戈达德也在一篇文章中探讨了借助火箭到达月球的可行性,并随即展开了实践。1926年冬,在马萨诸塞州冰雪覆盖的草原上,戈达德成功地发射了自己制作的液体燃料火箭。它高1.2米,直径15厘米,最高时速达到了100千米。这也是世界上第一枚液体燃料火箭,是现代空间运载火箭的鼻祖。

火箭如何冲向太空

大多数火箭都是依靠燃料启动、推动而飞入太空的。火箭的燃料中必须有氧化剂,这是一种含氧的化学物品,火箭升空时,燃料和氧化剂混合在一起并燃烧,产生的热气体被迫从火箭底部的喷管中喷出,产生强大的动力,推动火箭及其运载物升入空中。

火箭顶部有一部分用来储备运载物。为了让火箭具有更好的协调性,科学家在大型火箭的下部设计了可抛弃的助推火箭,在火箭发射时给它额外的推动力。助推火箭也可以分节工作,每一节火箭都有自己的燃料和引擎,它们先后工作,在升入太空后,它们就被抛弃,最后一节火箭将运载物送达目的地。

名噪一时的V一2火箭

V一2火箭是纳粹德国在第二次世界大战中发明的一种中程导弹,也是冯·布劳恩

世界上最早投入实战的弹道导弹。其目的在于从欧洲大陆直接打击英国本土目标,整个工程由物理学博士冯·布劳恩主持。

V一2火箭是一种单级液体火箭,升限可达80千米,在此高度上V一2火箭向目标做无动力俯冲,其飞行速度超过了音速,所以很难防御。战后,它被用于载人飞行试验。

它在工程技术上实现了宇航先驱的技术设想,对现代大型火箭的发展起了承上启下的作用,是航天发展史上重要的里程碑。

中国的长征系列火箭

1956年,中国开始了现代火箭的研制工作。1964年,中国在自行设计研制的中程火箭试飞成功之后,着手研制多级火箭,向空间技术进军。经过了5年多的艰苦努力,1970年,长征1号运载火箭诞生,并首次发射东方红1号卫星成功。中国航天技术迈出了重要的一步。现在,长征系列火箭已经走向世界,在国际市场占有重要一席。

长征2号运载火箭是中国航天运载器的基础型号。1975年11月26日,长征2号火箭完成了中国第一颗返回式卫星的发射任务。现在,我国已研制出了更为先进的长征3号、长征4号系列运载火箭。

未来的光子火箭

未来火箭研究主要着眼于提高火箭的速度。宇宙中一切物质的运动速度,以光速最快。如果能让火箭发动机向后喷射光子,那就可使火箭以接近光速的速度飞行了。

早在20世纪50年代,德国科学家桑格尔就提出了光子火箭的设想。目前,光子火箭仍然只是一种设想,但已经有好几个研究小组在研究光子火箭。预计2040至2050年光子火箭有可能投入实际应用。

人造卫星的发明

人造卫星就是“人工制造的卫星”,科学家用火箭把它发射到太空预定的轨道,使它环绕着地球其他行星运转,以便进行探测和科学研究。人造卫星在通信、导航、气象预报、地理勘测、军事侦察等领域都发挥着不可替代的重要作用。此外,人造卫星对运载火箭和航天器的研制工作也起到了积极的推动作用。

卫星研发史上的瑰丽画卷

20世纪初,航天先驱们从理论上预言了发射人造卫星的可能性。第二次世界大战后,为了维护和平和开发宇宙,各国的科学家建议研制人造卫星。

1956年,苏联政府正式启动研制人造地球卫星的计划。1957年8月,P7洲际导弹首次试验成功,卫星的研制也在加紧进行。苏联研制的这颗卫星是一个铝合金材料的密封球体,直径0.6米,重83.6千克。

1957年10月4日晚,第一颗人造地球卫星CII—1号在苏联拜科努尔发射场发射成功。它共运行了92天,绕地球飞行1400圈,行程约6000万千米,并于1958年1月4日坠入大气层烧毁。

随后,美、英、法等国纷纷投入到人造卫星的研制和发射工作中来,各种新式卫星不断被送入太空。

先进的卫星返回技术

20世纪50年代末,美、苏掌握卫星发射技术以后,开始探索卫星返回技术。1960年8月,美国发现者号卫星返回舱从轨道上返回地面,这是人造卫星的首次成功回收。

卫星的返回过程大概是这样的:卫星脱离轨道进行制动飞行,在大气层外自由下降,进入大气层后,就需要精确控制下降起始点的位置、此时卫星的速度和方向。在大气层中,卫星会因为与大气层高速摩擦而产生高温,需要避免它被烧毁。在卫星下降到距地面15千米以下高度时,用降落伞进行减速,使其在海上或陆地安全着陆。

国际通信卫星

国际通信卫星是指国际通信卫星组织经营的商用通信系列卫星。这个组织成立于1964年,截至1984年它已拥有109个成员国。

1965年4月6日,美国成功地发射了世界上第一颗半实用、半试验的静止卫星——国际通信卫星1号,正式为北美和欧洲之间提供通信业务,它是通信卫星进入实用阶段的标志。之后的20年中,国际通信卫星组织发射了5代、6种不同性能的卫星共计35颗,除6颗卫星因运载火箭和远地点发动机故障而发射失败外,其余29颗均被送到了预定的静止轨道位置。

这些卫星的作用主要有:为遍布世界各地的170多个国家或地区提供电话、电视和数据传输等电信业务;出租卫星通信转发器信道,为部分国家建立国内卫星通信线路;为世界各国船只提供部分海上移动通信服务。

富有特色的海洋卫星

通常人们所说的海洋卫星是指海洋监测卫星,它用于海洋环境参数的探测,如海面风、海流、波浪和水色参数等,这些皆为自然环境参数。利用卫星探测海洋环境正在成为主导手段,并与常规的海面和水下探测手段一起构成海面、水中和海底的多层次海洋监测网。利用海洋卫星可以经济、方便地对大面积海域实施实时、同步、连续的监测,它已被公认为海洋环境监测的重要手段。

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