航天知識丨火箭的起源

「火箭的運載能力有多大，航天的舞臺就有多大」

本文，我將帶大家一起追溯古代火箭、近代火箭的起源，以及近代火箭的先驅。

古代火箭起源

人類很早就有遨遊太空的夢想，浩瀚的宇宙對人類一直都充滿吸引力和神秘感。嫦娥奔月、牛郎織女等中國古代神話傳說反映了人類對宇宙的嚮往。

嫦娥奔月（圖片來源：百度圖片）

然而，真正航天飛行的歷史是從火箭技術的歷史開始的。追根溯源，中國是最早發明火箭的國家。「火箭」一詞在三國時代（公元220～280年）就出現了，不過那時的火箭只是在箭杆前端綁有易燃物，點燃後由弩弓射出。真正靠火藥噴氣推進而非弩弓射出的火箭的外形被記載於明代茅元儀編著的《武備志》中。這種原始火箭雖然沒有現代火箭那樣複雜，但已經具有了戰鬥部（箭頭）、推進系統（火藥筒）、穩定系統（尾部羽毛）和箭體結構（箭杆），完全可以認為是現代火箭的雛形。

中國古代火箭（圖片來源：百度圖片）

中華民族不但發明了火箭，而且還最早應用了串聯（多級）和並聯（捆綁）技術以提高火箭的運載能力。明代史記中記載的「神火飛鴉」就是並聯技術的體現，「火龍出水」就是串、並聯綜合技術的具體運用。

神火飛鴉（圖片來源：百度圖片）

火龍出水（圖片來源：百度圖片）

世界上第一個試圖乘坐火箭上天的「航天員」也出現在中國。相傳在14世紀末期，中國有位稱為「萬戶」的人，兩手各持一大風箏，請他人把自己綁在一把特製的座椅上，座椅背後裝有47支當時最大的火箭（又稱「起火」）。他試圖藉助火箭的推力和風箏的升力來實現「升空」的理想。「萬戶」的勇敢嘗試雖遭失敗並獻出了生命， 但他仍是世界上第一個想利用火箭的力量進行飛行的人。今天，為了紀念這位傳奇人物， 國際上將月球表面東方海附近的一個環形山以「萬戶」命名。

萬戶飛天（圖片來源：百度圖片）

近代火箭起源

19 世紀末 20 世紀初，火箭才又重新蓬勃地發展起來。近代的火箭技術和航天飛行的發展，湧現出許多勇於探索的航天先驅者， 其中代表人物有齊奧爾科夫斯基（Константин ЗауардовичЦиолковский），戈達德（Robert Godda rd）和奧伯特（Hermann Obe rth）。

前蘇聯科學家齊奧爾科夫斯基是現代宇宙航行學的奠基人，被稱為航天之父。他最早從理論上證明了利用多級火箭可以克服地心引力進入太空。他首先肯定了液體火箭發動機是太空飛行器最適宜的動力裝置，論述了關於液氫液氧作為推進劑用於火箭的可能性，為運載器的發展指出了方向。他闡明了用火箭進行航天飛行的條件，火箭由地面起飛的條件，以及實現飛向其他行星所必須設置中間站的設想。他有一句名言：「地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中。人類首先會小心翼翼地穿出大氣層，然後將徵服整個太陽系。」鼓勵著無數有志於從事航天事業的人。

齊奧爾科夫斯基（圖片來源：百度圖片）

美國的火箭專家、物理學家和現代航天學奠基人之一戈達德博士闡述了火箭飛行的數學原理，指出火箭必須具有7.9km/s的速度才能克服地球的引力，並研究了利用火箭把有效載荷送至月球的幾種可能方案。1926年，他進行了人類首次液體火箭飛行試驗並獲得成功，這使得他成為液體火箭的實際創始人。

戈達德（圖片來源：百度圖片）

德國的奧伯特教授確立了火箭在宇宙空間真空中工作的基本原理，而且還說明火箭只要能產生足夠的推力，便能繞地球軌道飛行。同齊奧爾科夫斯基和戈達德一樣，他也對許多推進劑的組合進行了廣泛的研究。

奧伯特（圖片來源：百度圖片）

近代火箭的鼻祖

真正的近代火箭的出現是在第二次世界大戰時的法西斯德國。早在1932年德國就發射了A2火箭，飛行高度達到3 km。1942年10月3日，德國首次成功地發射了人類歷史上第一枚彈道飛彈——V2，並於1944年9月6日首次投入作戰使用。

V-2飛彈（圖片來源：維基百科）

V2飛彈的的結構已經具備了近代火箭的雛形，被視為現代運載火箭和遠程飛彈的先驅。

v-2飛彈內部結構（圖片來源：維基百科）

1彈頭 2導引陀螺儀 3導引波束及無線電指令接收器 4酒精水溶液 5彈體 6液態氧 7過氧化氫 8高壓氮氣鋼瓶 9過氧化氫反應室 10渦輪推進泵 11酒精/氧氣燃燒器蓋 12推力架 13火箭燃燒室（外殼） 14尾翼 15酒精輸入管 16燃氣舵

說到V2飛彈，就不得不介紹一下V2飛彈的設計者——馮·布勞恩。

馮·布勞恩（圖片來源：維基百科）

馮·布勞恩曾是納粹德國著名的V2火箭的總設計師，二戰結束後，美國將他和他的設計小組帶到美國。移居美國後，馮·布勞恩任美國國家航空航天局的空間研究開發項目的主設計師，主持設計了阿波羅4號的運載火箭土星5號。NASA用以下的話來形容馮·布勞恩：「無庸置疑，他是史上最偉大的火箭科學家。他最大成就是在擔任NASA馬歇爾空間飛行中心總指揮時，主持土星5號的研發，成功地在1969年7月首次達成人類登陸月球的壯舉。」

他被認為二十世紀航天事業的先驅之一。

關於阿波羅計劃與土星五號等，將在後續的文章進行詳細講解。