第28章 不能忘记的航天功臣(2)

超重和失重

超重是物体对支持物的压力（或对悬绳的拉力）大于物体所受重力的现象。当物体做向上加速运动或向下减速运动时，物体均处于超重状态，即不管物体如何运动，只要具有向上的加速度，物体就处于超重状态。超重现象在发射航天器时更是常见，所有航天器及其中的宇航员在刚开始加速上升的阶段都处于超重状态。

失重是指物体在引力场中自由运动时有质量而不表现重量的一种状态，又称零重力。失重有时泛指零重力和微重力环境。

谢尔盖·科罗廖夫

谢尔盖·科罗廖夫（1906—1966），生于乌克兰的一个教师家庭，早年从事飞机设计工作，20年代结识了齐奥尔科夫斯基，立志于火箭研究。1933年担任了世界第一个国家火箭技术研究所——前苏联国立喷气推进研究所副所长，他的学术造诣和组织天才对前苏联火箭研制工作起了决定性的作用。

在20世纪50年代后期，前苏联的火箭和卫星事业世人皆知，但作为主要负责人的谢尔盖·科罗廖夫却鲜为人知。据传，第一颗人造地球卫星发射成功后，瑞典科学院曾提名卫星设计者获得诺贝尔奖，但当询问设计者是谁时，赫鲁晓夫回答说：“是全体苏联人民。”

谢尔盖·科罗廖夫

科罗廖夫传奇的一生，是在坎坷和辛劳中度过的。他以半工半读形式完成中学和高等专科学校的课程。他的聪明能干赢得了著名飞机设计师图波列夫的帮助。他发奋工作，不断深造，很快成为图波列夫的得意助手。

1929年，他拜齐奥尔科夫斯基为师，参与组建火箭喷气推进小组。1932年成为这个小组的负责人。1933年这个小组与另一个实验室合并，成立喷气科学研究所，科罗廖夫为负责科研的副所长。他的出色工作赢得军队首脑图哈切夫斯基元帅的支持，很快取了火箭研究和试验的许多成果，他还出版了《火箭发动机》和《火箭飞行》等著作。1937年，图哈切夫斯基在肃反运动中以间谍罪被处决，这牵连到科罗廖夫，他被流放到西伯利亚服苦役。后经图波列夫的极力申请，被调到一家监狱工厂从事飞机设计工作。前苏联获知希特勒在德国搞导弹的情报后，科罗廖夫被调到另一家监狱工厂，进行军用火箭研究。在卫国战争中，他乐观和忘我地从事前线所需要的火箭研究工作，常常亲自参加火箭飞机的飞行试验。一次液体火箭发动机爆炸，他被炸得头破血流，而他却庆幸这能使他找到爆炸的真正原因。二战后，科罗廖夫在原有的基础上，并利用V-2的资料，开展火箭研究。1946年8月，他被任命为弹道式导弹总设计师，他不辞劳苦，深入一线协调指挥工作，1947～1953年取得了一连串成果，包括仿制和自行设计的近程、中程、远程和战术导弹的发射成功，地球物理火箭将小狗“莱伊卡”送入高空等等。1957年8月3日，洲际导弹试飞成功，接着于10月4日发射成功第一颗人造地球卫星，成为航天时代的重要标志。1959年9月和10月，“月球2、3”号分别接触月球和拍摄了月背照片。这年年底他又马不停蹄地开始执行金星和火星探测计划。这时科罗廖夫已疾病缠身，医生要他长期休养，但他感到最缺乏的是时间，他决定拼死工作。除星球探测计划外，他还改进和发展洲际导弹，将射程增加到12000～14000千米。

与此同时，他还参与研究载人飞行计划，1961年4月12日，尤里·加加林乘“东方1”号飞船首先进入太空，1963年第一个女航天员捷什科娃进入太空。接着他又为载人空间站作准备，包括载人长期太空飞行、载多人飞行、多艘飞船的轨道会合和编队飞行、太空行走和航天器的轨道对接技术等。可惜他未能看到“联盟”飞船与“礼炮”号空间站对接，就与世长辞了。

1966年1月，科罗廖夫在一次无关紧要的小手术中意外死在手术台上。

科罗廖夫为前苏联赢得了一系列世界第一：第一艘载人飞船、第一个月球探测器、第一个金星探测器和第一个火星探测器、第一次太空行走等。

V-2火箭

V-2火箭是第二次世界大战时德国的弹道导弹。它是第一种超声速火箭，为现代航天运载火箭和远程导弹的先驱。1936年开始研制，1944年9月4日首次向巴黎发射。两天后开始袭击英国，共发射1300多枚。比利时几乎遭受同样沉重的打击。V-2火箭长47英尺，起飞重量28至29万磅，可产生约6万磅推力。推进剂为酒精和液氧，有效载荷为约2000磅的烈性炸药，水平射程为200英里，最大高度通常可达60英里。

罗伯特·戈达德

罗伯特·戈达德，是美国最早的火箭发动机发明家，被公认为现代火箭技术之父。罗伯特·戈达德出生于美国马萨诸塞州，他从1909年开始进行火箭动力学方面的理论研究，3年后点燃了一枚放在真空玻璃容器内的固体燃料火箭，证明火箭在真空中能够工作。他从1920年开始研究液体火箭，1926年3月16日在马萨诸塞州沃德农场成功发射了世界上第一枚液体火箭。

罗伯特·戈达德美国人戈达德在他17岁的时候就向往火星之旅了。10年以后戈达德认识到，唯一能达到这个目的的运载工具就是火箭。从那时起，他就决定将自己献身于火箭事业。童年的时候，戈达德就显示出对科学幻想和机械的特殊兴趣和能力。那时候他常迷恋于威尔士的科幻小说，如《星球大战》等，也醉心于阅读凡尔纳的《从地球到月球》等作品。在他的自传中，他承认这些小说大大激发了他的热情和想象。他认为，这些小说“完全抓住了我的想象力。威尔士的奇妙的真实的心理描写使事情变得十分生动，而其所提出的面对奇迹的可能途径总是让我想个不停”。24岁从渥切斯特技术学院毕业后进入克拉克大学攻读博士学位。这两所院校都在他的家乡马萨诸塞州。1911年他取得博士学位后留校任教。在此期间，他认识到液氢和液氧是理想的火箭推进剂，在随后的几年里，他进一步确信用他的方法一定会把人类送入太空。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。1919年，向戈达德提供研究经费的斯密森学会在《到达极限高度的方法》上发表了戈达德的几份报告来阐明他的研究，开创了航天飞行和人类飞向其他行星的时代。他最先研制用液态燃料（液氧和汽油）的火箭发动机，1925年在他的实验室旁的小屋里，一台液体推进剂的火箭发动机进行了静力试验，1926年，他成功地进行了世界第一次液体火箭发动机的飞行。在马萨诸塞州的奥本，冰雪覆盖的草原上，戈达德发射了人类历史上第一枚液体火箭。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。”

戈达德于1929年又发射了一枚较大的火箭，这枚火箭比第一枚飞得又快又高，更重要的是它带有一只气压计、一只温度计和一架来拍摄飞行全过程的照相机，这是第一枚载有仪器的火箭。1935年发射的一枚液体火箭第一次超过了声速；此外，他还获得火箭飞行器变轨装置和用多级火箭增大发射高度的专利，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，曾成功地升空到约2千米的高度。他一共获得过214项专利。

戈达德虽然成功地发射了世界上第一枚液体火箭，但最初并没有引起美国政府的重视和支持，所以到他逝世时美国的火箭技术还远远落后于德国。直到1961年前苏联宇航员加加林上天后，美国才发表了戈达德30年来研究液体火箭的全部报告。后来，他被誉为美国的“火箭之父”，美国宇航局的一座空间飞行中心被命名为“戈达德空间研究中心”。

但他的一生却是孤独而不被人理解的。勇敢的戈达德毫不气馁，在理论和实践上做了很多工作，向怀疑他的设想的人们表明未来的整个航天事业都将建基于火箭技术之上。他也因此当之无愧地被称为“现代火箭之父”。

液体火箭发动机

液体火箭发动机是指液体推进剂的化学火箭发动机。常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等，燃烧剂由液氢、偏二甲肼、煤油等。氧化剂和燃烧剂必须储存在不同的储箱中。其一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。推进剂通过喷注器注入燃烧室，经雾化，蒸发，混合和燃烧等过成生成燃烧产物，以高速从喷管中冲出而产生推力。燃烧室内压力可达200大气压、温度3000～4000摄氏度，故需要冷却。

埃斯诺·贝尔特利

埃斯诺·贝尔特利（1881—1957），出生于巴黎。他的父亲是一位纺织机械制造商。由于受到父亲的影响，他在孩提时代就对机械问题发生了浓厚的兴趣。

大约在1907年，埃斯诺·贝尔特利开始进行航天学理论研究，为广泛传播航天学思想，他于1912年2月和11月分别在俄国的彼得堡和法国巴黎物理学会发表演讲，宣传他的航天学理论。他的演讲定性地描述了火箭的工作和飞行原理，推导出了火箭在真空中运动的方程，求出了火箭的逃逸速度1128千米/秒。他又研究了月球火箭、火星火箭和金星火箭。

这篇演讲当时引起很大的震动，它同齐奥尔科夫斯基1903年发表的那篇论文具有同等伟大的意义。他们的这些论文被看做是航天学诞生的标志。

1957年12月6日，埃斯诺·贝尔特利在法国去世，享年76岁。

赫尔曼·奥伯特

赫尔曼·奥伯特于1894年6月25日出生于奥匈帝国的特兰西瓦亚（现罗马尼亚赫尔曼施塔特）。在他12岁的时候，就因凡尔纳的《从地球到月球》的影响而迷上了星际旅行。1913年他到慕尼黑学医学，在第一次世界大战中被征召入奥匈帝国军队当兵，中断了医学学习，但他专注于宇宙航行的基础理论研究。他阅读了所有他能找到的关于火箭和宇宙航行的著作，其中包括齐奥尔科夫斯基的著作。

赫尔曼·奥伯特1919年他重新回到德国继续学习物理学，但是1922年他向海德堡大学提交的关于火箭的论文却被指是不切实际的。1923年6月，他发表了那部92页的经典著作《飞往星际空间的火箭》（1929年经过修改和充实改名《通向航天之路》），对早期火箭技术的发展和航天先驱者有较大影响。

1924~1938年，奥伯特在特兰西瓦亚的一所中学里教数学和物理，但他对火箭的兴趣没有丝毫减退。当时有一部电影《月宫女郎》需要一架火箭道具，为此导演找到奥伯特，希望他能制作一个。虽然这个计划最终没有完成，但它却激发起了一批天才人物的想象力。1927年，一批热情的支持者成立了星际航行协会。1938年他在维也纳工程军院从事火箭研究，后又在德累斯顿大学研制液体火箭的燃料泵，但他的主要兴趣在固体火箭方面。

奥伯特于1940年加入德国籍，1941年到佩内明德研究中心参与V-2火箭的研制工作。他的工作虽然他没有直接参与发展后来的A-4火箭发动机，也就是著名的V-2火箭，但A-4火箭却完全是以他的理论框架为基础的。战后，奥伯特留在德国，并回到他的家乡住了一段时间。之后，他在瑞士任火箭技术顾问，1950年为意大利海军研究固体推进剂防空火箭，后返回德国纽伦堡从事教学工作。1951年，他离开德国到美国与布劳恩合作，共同为美国空间站规划努力。1955～1958年在美国任陆军红石兵工厂的顾问期间，他写了两本书，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。

1958年，他退休回德国，被选为联邦德国空间研究学会的名誉会长，但其大部分时间用来思考哲学问题，这也许是许多德国科学家的习惯。

奥伯特于1989年12月去世，享年95岁。

奥伯特的主要贡献是理论上的，他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。这些关系对于火箭的设计是最基本的因素。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。作为航天事业的奠基人之一，他受到的称赞是当之无愧的。