玩出來的飛行器,飛機與火箭的製作原理及想法

2020-12-23 小穎科學分享

玩出來的飛機和火箭(下)。我們今天接著上期的內容講,之前我們說過從學鳥兒飛到造出飛機經歷了很長的時間,可這些飛行器都是飛在空氣中,沒有空氣飛機就歇菜了,那要想和嫦娥一樣飛到月亮上去,那飛行器還得改進。

這樣的飛行器是另外一部分玩家玩出來的,飛出地球的夢想在人們對地球有比較清楚的認識以前,尤其是牛頓的萬有引力定律出現之前,只能是憑空想像,所以中國關於嫦娥的故事、歐洲人相信耶路撒冷就是通往天國的天梯,那都只是美好的想像。要想飛出地球,首先要有一個能達到相當速度的飛行器,這個速度起碼是每秒鐘8000米,是音速的24倍多。為什麼要這麼快呢?這是因為在地球的引力之下,只有這麼快才可以逃離地球的引力。想飛出地球確實是一件非常困難的事,不過還是有人想實現了自己的夢想,開始這些完全只是想像,比如法國的梵爾納寫過兩部飛向月球的小說,魯迅先生還翻譯了其中的《越界旅行》,更有意思的是這個科幻作家在他的《從地球到月球》這篇小說裡描述的飛彈發射場,竟然和現在美國的甘迺迪航天中心幾乎在同一個位置上。

其中還有一位英國作家赫伯特喬治威爾斯也寫過關於飛出地球的科幻小說,而且在他的《隱身人》裡描述的那個透明人是當年很多小孩子羨慕的人物,不過有一個人還真的憑著想像以及來自前輩的知識,研究出了可以讓人類飛出地球的理論,為後來的航天飛行奠定了基礎。這個人就是被稱為俄國航天之父的一位普通的中學老師康斯坦丁·科夫斯基,這個普通而又神奇的中學老師小時候是個病貓,身體很不好,耳朵也不好使,所以沒上幾年學就輟學了。不過他家還算是有錢,屬於中產階級,所以一直到十六歲都是他媽媽在家裡教他學習,後來科夫斯基成為他的家鄉莫斯科南邊偏僻的鄉村裡一所中學的數學老師,他是一位非常慈祥的老師,孩子們都非常喜歡他。在中學教書的幾十年裡,科夫斯基除了和孩子們玩,教他們數學和其他知識以外,一心一意地鑽研各種關於飛行的事情。飛機是在空氣中飛行,要想飛出地球還要解決其他幾個非常要命的問題,一個是沒有空氣怎麼飛?另一個問題是多快的速度才能飛出去?

19世紀人們對地球的了解已經比較清楚了,砸了牛頓一笑的蘋果已經讓大家知道地球是具有強大引力的,最嚴厲的吸引之下想逃出去很不容易。此時人們也已經知道地球以外的宇宙空間沒有空氣,不過科學家的理論和科幻作家的作品讓科夫斯基看到了希望,科夫斯基認真研究了牛頓萬有引力定律和第三定律,即作用力與反作用力定律。1903年他的一部著作《利用反作用力探索宇宙空間》發表了,在這本書裡科夫斯基首先提出了利用液壓和葉青作為燃料的多級火箭理論,他還計算出了進入地球軌道的速度是每秒8000米,這其實就是我們現在所有航天學和火箭理論的基礎。可科夫斯基當時只是一個中學老師,他沒有錢也沒有能力真的去做這些事,所以書是寫了不少就是沒有一樣去親自實踐過。科夫斯基有一句名言「地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠在搖籃裡」,忠於他的理想在20多年以後實現了科夫斯基沒完成的研究。

在大西洋的另一邊卻有美國人真的在玩,他就是美國的大玩家高達德。高達德是一位大學教授,他年輕的時候看過威爾斯的科幻小說《星際戰爭》,其中一個故事讓高達得興奮極了,可以想嘗試一下星際戰爭的味道,可怎麼才能跑進那個星際空間呢?提出這個問題這當時簡直就和瘋子說夢話差不多,因為那時候飛機剛剛發明沒有幾天,想飛出地球這簡直是在做夢,所以高達得這個超越時代的玩家根本不受待見。不過他超級頑強還有一個好老爸,他爸爸精通機械製造,受老爸的影響高達德也不差。不管人家怎麼說他開始動手了,那時候雖然科夫斯基的理論已經發表了,可是高達德沒看見,他是憑著自己的本事在玩,他也同樣琢磨出多級火箭以及用氧氣和氫氣做燃料的方法。

不過這傢伙太玩命了,玩著玩著生病了,到醫院一檢查發現他和他媽媽一樣的了肺結核。醫生宣布他還能活兩個星期,不過也許是老天爺覺得不能讓這個玩家那麼快就死了,兩個星期以後他居然可以繼續玩下去。1926年3月16日是一個非常特別的日子,那天在美國麻薩諸塞州的一片雪地上,一枚火箭射向了藍天,雖然這枚火箭還沒有二踢腳飛得那麼高,可是世界上第一枚液體燃料的火箭。這次發射讓玩家們終於找到了飛出地球的真正辦法,高達德被公認為現代火箭技術之父,為紀念這個頑強的玩家,美國國家航空航天局的主要基地被命名為高達德航天中心。

如今我們中國製造的戰鬥機、轟炸機,還有民航飛機都已經翱翔在空中。中國造的嫦娥一號也飛翔在月球的上空,我們的航天員也已經走出了太空艙,邁出了走向太空的第一步。不過我們這些偉大的成就一定不能成為驕傲的資本,回過頭去看一看我們會非常驚訝地發現,1903年如果那個偏僻的小村莊裡當中學老師的科夫斯基,正在油燈下研究怎麼才能走出搖籃,飛向更加廣闊宇宙空間的時候,我們中國卻還是大清王朝叫做光緒29年的時代。

那年在北京正陽門的東側,剛剛建立起一個建築「清風鐵路正陽門東站」,那時中國的老百姓還拖著大辮子,穿著馬褂,也許正伸著脖子擠在菜市口路邊膽戰心驚的看著被殺頭的革命黨人。所幸的是在那個時代,包括我們中國近代科學的許多玩家已經出生,是他們讓中國最終擺脫了愚昧,但他們是如何讓我們擺脫愚昧的,而我們又為什麼會比人家晚了這麼多年?則需要今天的中國人去深思和反省。

好了,今天的故事就講到這裡了。

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