飞翔之梦(下)回望人类发明之路之二十四

时间:2022-03-24 02:57:25

戈达德还在美国孤军奋战,火箭热却已经在德国民间悄然兴起。1927年,火箭研究专家奥伯特(1894-1989)发起组织了一个业余爱好者团体“宇航学会”,该学会于20世纪30年代被纳粹军队接管,成为一个专门为战争服务的研究机构。1933年,德国研制出用于实验的液体燃料火箭。

当年,希特勒曾在两种新式武器――核武器和火箭之间进行选择,最终他选择了后者。在纳粹德国的倾力支持下,1944年9月,在曾经是奥伯特的助手的冯・布劳恩(1912-1977)的领导下,德国研制出一种具有巨大威慑力量的导弹:弹长14米、直径1.6米,装填烈性炸药800千克,最大飞行速度达到每秒1700米(是声速的5倍),在100千米高空飞行,射程320千米。火箭以酒精和液氧作为推进剂,最大推力27吨。这种新式武器即刻被用于空袭伦敦。当爆炸声响起之后,人们才听到火箭由天呼啸而降的声音。从1944年9月至1945年3月,纳粹德国仅向英国本土就发射了4300枚这种火箭。这是世界上最早投入使用的弹道导弹,取名V-2。在英语中,“V”寓意“胜利”;在德语中,“V”寓意“复仇”。这些“喝酒”的火箭没有奔向遥远的太空,而是指向了人类自身。

1945年5月2日,美军在欧洲战场俘获了包括冯・布劳恩在内的100多名世界第一流火箭专家,得到了全部V-2火箭资料及部分火箭零件。稍后不久,苏联军队俘获了一批德国第二流火箭专家,截获了大批V-2火箭及火箭试验场的全部设备和图纸。

美国和苏联成为德国V-2火箭的继承者。冯・布劳恩被迅速转移到美国,开始进行新的弹道导弹设计研究工作。苏联则在年轻的火箭专家科罗廖夫(1906-1966)领导下进行火箭技术研究。20世纪50年代,美国和苏联同时研制成功洲际弹道导弹。这种弹道导弹可以跨越半个地球攻击敌方目标,运载火箭已经超过第一宇宙速度。

1957年10月4日,苏联利用多枚火箭同时点火的技术,发射了世界上第一颗人造地球卫星,这颗卫星重83.6千克,3个月后坠毁。

人造卫星能够从太空轨道俯视地球,观察发生在地球表面的多种自然现象和人类活动,帮助人们了解地球生态变化,勘察自然资源、监测自然灾害、获取气象预报必需的信息,它也被用作新的军事侦察手段。现在,在环绕地球的太空轨道上已经有数千颗不同用途的人造卫星,其中许多用于窥探他国军事、经济等方面秘密。

1961年4月12日,苏联载人宇宙飞船升空。当其环绕地球飞行108分钟后,飞船高度下降,航天员加加林在离地面7000米处被弹出,乘降落伞平安返回地面。这次太空飞行表明,人类脱离地面绕地球高速旋转,在生理上是可以承受的。航天员亲历太空,证实人类在宇宙空间生存是可能的。

随着火箭技术的进步,人们开始把人造卫星送上更高的空间轨道。1964年8月9日,美国发射同步通信卫星。这种卫星距地面3.6万千米,每24小时环绕地球一周。从地球上看,它好像在太空静止不动。如果发射三颗这样的卫星,使它们分布在地球上方相互呈120度角的方位,它们发出的电磁波便可覆盖全球。从地面上发出的电磁波信号通过它们转发,可以避开地球表面凸起的曲面阻隔,到达地球上的任何地方。人类在发明无线电70年之后,又借助航天技术实现了全球通信。

1969年7月20日,美国“阿波罗11号”宇宙飞船经过4天太空飞行,行程38.6万千米,把两名宇航员送到月球表面。他们在月球上停留了21小时,采集到大量月球岩石样品,然后离开月球平安返回地球。从飞机离开地面到人类登上月球,其间只用了66年时间。

美国此次登月计划共计耗资230亿美元,动员了两万家厂商及40万名工作人员,成为有史以来最庞大的系统工程。后来,美国又进行了5次载人登月飞行,共有12人去到月球。这些航天员在月球上共停留280小时,足迹延伸到100千米以外的地方,他们研究了月球残留的火山活动,考察了月面地质地貌,结果发现月球的构成物质与地球上的岩石大体相似。航天员带回月球岩石样品共440千克,科学家根据它们推算月球形成的年龄约为44亿年,比地球年龄略小。

1971年4月19日,苏联在环绕地球的太空轨道建立了第一个永久性试验基地――“礼炮1号”空间站。利用空间站特殊的环境,人们可从事在地球上无法开展的科研工作。空间站绕太空轨道飞行时,地球引力和离心力相互抵消,航天员感受不到重力,飘浮在空中,用力呼出一口气便会使身体向后移动。在这种重力几乎消失的空间,仅仅存在遥远星体产生的微小引力,物质运动变化呈现出许多新的现象,人们可以在这种环境里制造没有缺陷的晶体、合成新的化学物质、研究失重条件下胚胎发育生长的规律。苏联的第一批航天员于同年6月6日乘宇宙飞船到达空间站,在这个太空实验室工作了22天,而后乘宇宙飞船返回地球。当他们乘坐的飞船准备降低轨道进入大气层时,密封舱泄漏,空气逸出,宇航员全部窒息死亡。3个月后,“礼炮1号”空间站坠入地球大气层。

1976年,苏联正式制定新的空间站计划,新的空间站被命名为“和平号”。1986年2月20日,“和平号”的主舱发射升空,空间站在使用过程中不断加装其他舱室,扩大功能,直到1996年4月组装完成,总重量达到116吨,总容积达到470立方米,就像一个巨大的太空拼装玩具。

“和平号”空间站在太空轨道上工作了15年,先后有10多个国家的104名宇航员到空间站工作,进行了16500次各种科学实验,同时长期观察太空环境对生命活动的影响。2001年3月6日,由于空间站部件老化,年久失修,坠落在太平洋中。

1998年8月,美国开始建造更大的空间站――“太空实验室”,利用它进行规模更大的太空科学研究,同时使它成为向更深的宇宙空间进发的太空基地。

20世纪80年代初,美国发明了航天飞机。1981年4月12日,美国航天飞机“哥伦比亚号”载两名宇航员首次试飞,经过54.5小时飞行,绕地球36圈后于4月14日安全着陆。这架航天飞机有44个喷气发动机,可以在太空和大气中任意调整飞行姿态和飞行速度。航天飞机是把通常的火箭、宇宙飞船和飞机技术集成起来的一种新型空间运载工具,它能够在宇宙航行中往返飞行多次使用。

载人航天是隐伏各种灾难的太空探险活动,危险的旅途随时可能夺去探险者的生命。太空旅行需要极为复杂的生命保障系统,人们在地球上积累的经验,常常不足以应对从未经历过的瞬息万变的太空飞行环境。人类英雄主义的情怀,鼓舞着先驱者义无反顾地一次次踏上太空的征程。

1986年1月28日,美国“挑战者号”航天飞机载7名宇航员发射升空,当时美国电视台设专题节目向全世界实况转播此次升空过程。73秒钟之后,以3倍音速升到17千米高空的“挑战者号”突然爆炸,7名宇航员和价值12亿美元的航天飞机顷刻间化为数千块碎片散落在大西洋中。宇航员中有一名女教师,原准备在航天飞机现场为地球上的孩子们讲一堂太空知识课。当人们在发射现场和电视机前惊愕地看到这悲壮的一幕时,无数孩子放声大哭,呼喊他们的老师。这时人们想起在“阿波罗4号”飞船失事中遇难的宇航员格里索姆生前对飞船设计师说过的一段激动人心的话:“要是我们死亡,大家要把它当作一件寻常的普通事情,我们的事业是一种冒险的事业,万一发生意外,不要耽搁计划的进展。征服太空是值得冒险的。”

2003年1月22日,“哥伦比亚号”航天飞机在完成16天太空飞行任务返回地球时,在高空爆炸,7名宇航员全部遇难。2005年7月26日,“发现号”航天飞机载着7名宇航员再次升上太空。

航天技术以前所未有的速度拓展人类知识的疆界。1990年4月,美国利用航天飞机把哈勃太空望远镜送上距离地面500千米的太空轨道,使人们能够在没有大气干扰的环境里观测宇宙。这架望远镜的物镜直径2.4米,有十分灵敏的探测器,可以探测宇宙中十分微弱的光信息,能够发现6000千米之外一根火柴的亮光。这架太空望远镜取名“哈勃”,是为了纪念为“宇宙膨胀”学说提供重要观测依据的美国天文学家哈勃(1889-1953)。

哈勃太空望远镜进入太空轨道后,发回的第一批观测照片十分模糊,令人大失所望。科学家研究发现,是望远镜的光学系统设计出了毛病。当时科学家提出两种解决办法:一种是重新制造一台望远镜替换它;另一种是根据哈勃望远镜“近视”的程度在地面为它配一副“眼镜”,由宇航员乘航天飞机为它佩戴以“矫正视力”。 第二种方案被采纳。宇航员乘航天飞机在太空轨道轻轻“抓”住这台有视力缺陷的望远镜,为它戴上定做的非常精确的“眼镜”,结果它发回地面的照片立即变得十分清晰,人们得以看到前所未见的奇妙无比的天象景观。通过哈勃太空望远镜,科学家看到了银河系之外恒星死亡的过程,看到了彗星撞击木星在木星上出现的疤痕,发现了太阳系之外的行星上存在大气,还第一次找到了宇宙中存在“黑洞”的证据。

借助威力强大的火箭,人类已经近距离地考察了太阳系的大部分行星,携带探测仪器的飞行器已在距地球最近的两颗行星――金星和火星上登陆,实地考察组成行星的物质和它们真实的物理环境。

探测结果表明,以西方神话中的爱神“维纳斯”命名的金星,远不如神话中描述的那样浪漫。金星大气的97%是二氧化碳,其压力高达90个大气压,相当于地球海下900米深处的压力,人类如果到达金星表面马上会被压得粉碎;金星大气温度高达470℃,比人们厨房里的烤箱的温度还要高;大气中没有水也没有氧。在50千米厚的二氧化碳大气层上方,笼罩着30千米厚的硫酸蒸气,“酸雾”弥漫。实际上,这颗美丽的行星是真正的地狱,那上面没有生命。

人们多次将探测仪器送到火星表面,其探测结果表明,火星表面是一片死寂的荒漠,偶尔出现遮天蔽日的尘暴,那上面既无神奇的火星人,也没有人们想象的河流。火星大气的主要成分是二氧化碳,火星表面气压只有地球表面气压的1%。夏季的白天,火星表面温度为0℃左右,夜晚没有日照时气温迅速降低到零下80℃。最近,科学家通过火星探测器实地分析火星岩石结构,找到了过去火星上曾经有水的证据。人们预测,地球未来的景象可能会像今天见到的火星。

航天技术以前所未有的方式扩大了当代人类活动的疆域,同时为未来人类创造了在宇宙中能够长久生存的机会。天文学家认为,任何恒星都有其生命周期,太阳已近壮年,数十亿年之后,它的光和热将消失殆尽,不再能享受它的恩泽的地球将逐渐变为一颗不适于物种生存的荒漠之星;而航天技术有可能帮助人类在这一天到来之前,到茫茫的太空寻找并创建新的家园。

1977年夏天,美国航空航天局发射了两艘探测太阳系的飞船“旅行者1号”和“旅行者2号”。其中一艘飞船的轨道与太阳系行星轨道平面平行,另一艘的轨道与行星轨道平面垂直。在13年的时间里,它们分别考察了木星、土星、天王星、海王星和它们的数十颗卫星。1990年2月初,当它们在海王星附近相会,即将离开太阳系而成为在宇宙间永久巡游的人造天体时,著名行星天文学家卡尔・萨根(1934-1996)建议此时在这里拍摄一张遥望地球的照片。他说:“这可能是宇宙间其他生命来到太阳系时第一眼看到地球的情景。”美国航空航天局采纳了他的建议,马上向“旅行者2号”飞船发出控制指令(无线电信号从地球到达飞船需要5个半小时),使飞船摄影机镜头对准59亿千米之外的地球,调整曝光时间,拍摄了60张地球的照片。这些照片中的每一幅有64万像素,编码之后通过无线电信号耗时3个月才陆续传送到地球。人们从图片中看到的是一个黑暗背景中孤零零的暗淡蓝点。这个暗淡蓝点就是地球。

在浩瀚的宇宙中,地球显得微不足道,孤独地在太空漂泊,偶尔有几个气体分子逃逸到宇宙空间,偶尔有不知来自何方天体的几个粒子随机散落在它的表面。这个蓝点外面有一层薄薄的大气,呵护栖息在它表面的脆弱的生命。这些生命之中有一种生灵,在这里发明了有别于自然的事物,创建了自己的文明,为宇宙赋予了特殊意义,他们就是人类(连载完)。

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