飛向太空的運載工具——火箭

來源:網絡 發表時間:2018-06-25 14:14

  俄國雙耳失聰的中學教師齊奧爾科夫斯基,對火箭理論的研究和發展做出了震古鑠今的貢獻。他首先敏銳地指出,巨大火箭的動力應當是液體火箭發動機。他設計了用液體火箭發動機作動力的飛行器草圖,并設想用煤油和液氧作推進劑(燃料)。

  1857年9月5日,齊奧爾科夫斯基誕生于俄國的一戶貧寒農家。9歲那年,由于患了嚴重的猩紅熱病,雙耳喪失了聽力,無法繼續上學。從此,他在母親的指導下,學習功課。童年的不幸,使他整天呆在家里閱讀書籍,再也無法與別的孩子一起玩,從而疏遠了與他同齡孩子的聯系。兩年后,他母親去世,這種不幸,使他變得更加孤獨,同時也使他開始沉醉在書本的海洋中。

  16歲那年,父親把他送到莫斯科學習。他住在一位貧苦洗衣婦女家里,每天忘我地自學,不論是炎熱的夏天,還是寒冷的冬天,他都到附近圖書館里埋頭讀書,甚至常常忘記饑餓和寒冷。他認識到,刻苦自學,是獵取科學知識的唯一道路。盡管生活上很艱辛,只能用一點黑面包充饑,但在莫斯科的3年里,他自學完微積分、解析幾何、球面三角、高等數學、物理學、化學、天文學等許多科學知識,其中關于飛行問題像吸鐵石一樣吸引著他,使他腦子里充滿了各種幻想。

  3年半后,他回到家鄉,當了中學教師。

  后來,齊奧爾科夫斯基全力以赴地投身于火箭和宇宙航行問題的研究之中。他確信只有火箭才是實現宇宙航行的最理想的交通工具,并首先提出多級火箭理想速度的計算公式。這個公式就是著名的齊奧爾科夫斯基公式。它解決了火箭及其運動的一系列理論問題。1898年,他完成了第一部有關火箭原理研究的科學論著。這部著作為航天事業樹立了一個里程碑,為火箭技術的發展奠定了基礎。

  1935年這位前蘇聯火箭之父的心臟停止了跳動。但前蘇聯人們沿著他的足跡,于1957年首先發射了世界上第一顆人造地球衛星。

  世界上第一個制成液體火箭并投入試驗的,是美國科學家戈達德。1926年3月16日,在羅斯維爾的荒郊,架起了一座兩米多高的發射架,上面豎著—枚高約3.9米的火箭,戈達德要在這里進行劃時代的試驗。開始發射了,火箭下面噴出燃氣,火箭直往上竄,可是只飛了12米高、56米遠。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。戈達德的貢獻是把航天理論與火箭技術結合起來,使火箭進入實際的研制階段。戈達德不斷地改進他的火箭,最終使火箭有了相當可觀的高度和速度。戈達德是制造液體火箭的創始人。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解決火箭的穩定性。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,它的功用有如飛機的方向舵,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,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,戈達德制造的火箭的速度超過音速,射程達到70公里,他的成功就使30年代一大批火箭研制者受到鼓舞,德國的奧伯特就是其中一個。

  奧伯特提出許多關于火箭構造和飛行的新觀點,他的名著《通向航天之路》又激發了許多青少年對航天事業的興趣,許多國家相繼成立了火箭和航天愛好者的組織。1927年,德國創建了太空旅行協會,由奧伯特任會長,1928年,前蘇聯成立了反作用運動研究會,隨后英美等國也相繼成立了星際旅行的學會或協會,這些組織中的不少成員后來都成為各國研究第一代火箭的領導者或技術骨干。

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