(06)二十一世纪之光-第6部分

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　　　　　所谓的风洞，其实就是一个大动力的送风机，把飞行器的模型送入风洞，
再通入压强很大的气流，测定飞行器受力等综合因素。它是以气流流动，飞
行器模型静止来模拟飞行器飞行的实际情况，从而获得各种飞行情况的各种
数据。
　　　　　齐奥尔科夫斯基利用他自行发明的风洞装置共研究了一百多个宇航飞行
器的模型，取得了不少关于空气动力学实验的第一手珍贵资料。
　　　　　通过大量的实验，他深深地认识到，人类要想飞向天空，成为宇宙的主
人，就必须首先征服万有引力这个拦路虎。
　　　　　经过几年的潜心研究，他出版了一本《可驾驶的金属飞船》，在人类历
史上第一次提出了火箭飞行理论。
　　　　　在这本书里，他指出，火箭是克服地球引力，飞出地球的最理想可靠的
工具。他还精心构想出了火箭的外观及内在构造情况。
　　　　　根据他的构想，未来火箭的外壳应该是用钢构成的，里面有着蛋形的椭
圆舱室，头部可以容纳乘客、仪表、给养储备等。同时，舱内大部分空间分
为两个部分，分装液体燃料和氧化剂，燃料和氧化剂经由唧筒排入火箭中央
的燃烧室，燃烧生成高温高压的气体，由尾部喷口喷出，产生一股又一股强
大的推动能力，并推动火箭高速飞行。而尾部则装在喷口边，用以控制飞行
的方向。
　　　　　齐奥尔科夫斯基的这一大胆的构想和设计，为现代火箭的产生，奠定了
坚实的理论基础。他把自己命名为“宇宙的公民”，他坚信，经过几代人的
共同努力，“星际和星球之间的旅行是可能实现的”。
　　　　　然而，一个严酷的事实是，当时，他所设计的火箭，速度不超过每秒2。5
公里，这个速度根本不能摆脱地球的引力，也就是说他所设计的火箭，根本
不可能飞到宇宙空间去。
　　　　　又经过无数次的废寝忘食，送走无数个日出日落，经过严格细致的计算，
齐奥尔科夫斯基得出结论，要想摆脱地球引力，必须具有每秒11。2公里的速
度。这就是所谓的“逃逸速度”。
　　　　　而火箭只有具备了“逃逸速度”，才能够沿着抛物线轨道飞离地球，飞
向茫茫的星际空间。
　　　　　齐奥尔科夫斯基经过长期的观察，终于认识到，火箭的速度决定于排气
速度，而排气速度又跟所选用的燃料和氧化剂有关，以液态氧作氧化剂，用
液态氢作燃料的比用汽油所得排气速度大。
　　　　　同时，他由研究火箭动力学的基本定律得出结论：要使火箭达到较高的
速度，必须提高火箭满载燃料时的质量和火箭躯壳的质量之比。
　　　　　然而，用1吨的外壳要装下30吨左右的燃料是绝对不可能的，更何况外
壳的质量还要包括火箭发动机和其他设备的质量，同时还得考虑外壳的坚固
性。
　　　　　齐奥尔科夫斯基又陷入了深深的迷惘之中，但是，他没有走入思想的死
胡同，而是试图通过各种方法来解决这个问题。
　　　　　1929年，已达72岁高龄的齐奥尔科夫斯基发表了《宇宙火箭列车》一
文，在这篇迅速引起了广泛轰动效应的论文中，他提出了多级火箭的伟大设
想。
　　　　　齐奥尔科夫斯基把这种火箭叫做“火箭列车”，因为它是一节连一节接
起来的，就像一列火车一样。
　　　　　这种多级火箭之所以能够取得逃逸速度，使火箭飞离地球，是由于每一
级火箭在完成自己的使命后便自动脱落，减轻了负荷，上面各级火箭在下面
各级火箭已经取得的速度的基础上增加速度，所以一级比一级飞得快，客舱
和科学仪器设在最顶上的一级火箭内。
　　　　　“火箭列车”这一设想的实施最终解决了宇宙飞船脱离地球吸引力所需
速度的问题。
　　　　　老骥伏枥，志在千里。这时的齐奥尔科夫斯基，对于星际航行的研究越
来越深入，关于飞出地球的思想也越来越成熟。
　　　　　他又提出了人造卫星的设计图，在这份设计图中，人造卫星呈圆柱形，
以　8公里/秒的速度绕地球运行，他称为“星际航行的驿站，设置在地球外
的火箭码头”。
　　　　　按照齐奥尔科夫斯基的设计，星际航船可以停泊在码头上，而且在这里
添加燃料和食物，再飞向更为遥远的星际空间。
　　　　　人造卫星上有街道，有综合科学研究站，有住宅，有温室，还有燃料库
和工厂。同时，考虑到人在人造卫星上失重的情况下难以生活，他提出必须
使人造卫星绕轴自转，以离心力来代替重力。
　　　　　齐奥尔科夫斯基还指出，在卫星上，应该充分利用取之不竭用之不尽的
太阳能，或者通过光电装置作为卫星上的动力来源。
　　　　　1932年9月，齐奥尔科夫斯基还接受了政府的任命，担任了建造同温层
高空气球的总指挥。经过他和同事们近一年时间的紧张工作，圆满地完成了
任务。
　　　　　同温层高空气球一次试飞成功，高度达到19000米，为研究同温层大气、
宇宙辐射、气温等，提供了强有力的工具。
　　　　　齐奥尔科夫斯基被后世誉为“星际航行之父”，从30年代始，他又致力
于研究火箭和飞船如何返回地球的重大课题，这项研究最终导致了返回式卫
星和航天飞机的诞生。
　　　　　1935年9月19日，齐奥尔科夫斯基怀着对星际航行的无限向往，永远
地离开了这个星球，他的一缕亡魂，晃晃悠悠，一直飘向了宇宙深处。
　　　　　此后，一代又一代的科学家们继承了他航行星际的遗志，制造出了飞向
太空的喷气式飞机、洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船等等，人类已经超越大
气层的包围，而且正在逐步征服整个太阳系。
　　　　　因为，人们永远不会忘记他的那一句话：
　　　　　　“地球是人类的摇篮，人类永远不会停留在地球上！”
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　“飞行者号”的冲击
　　　　　当俄国的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基仍在做着飞天梦的时候，美国的莱
特兄弟已经为人类插上了翅膀，他们终于发明了飞机，使人类梦想成真，飞
向了湛蓝而又广大的天空。
　　　　　1903年12月17日，池塘里结了一层厚厚的冰，刺骨的寒风直往人肉里
面钻。
　　　　　这天，来自俄亥俄州的莱特兄弟，共做了四次成功的飞行。
　　　　　第一次在空中只飞行了12秒，飞行距离大约是37米。最后一次飞了59
秒，飞行距离大约是260米。这四次成功的飞行，在人类航空史上，写下了
辉煌的一笔。
　　　　　因为它是人类第一次成功地实行了动力飞行，打破了比空气重的机器不
能在空中飞行的断言，从而开辟了人类航空科学技术的崭新的通途。
　　　　　莱特兄弟是修理和制造自行车的技师，他们具有丰富的机械知识。从少
年时代起，他们就对飞螺旋玩具发生了浓厚的兴趣，并且自己亲自动手进行
制作。
　　　　他们还非常喜爱放风筝，他们自己制作的风筝，在天空飞得又高又稳。
　　　　　由于家里非常贫穷，常常是入不敷出，没有钱供他们去上大学，只能靠
帮人家修理自行车来维持生计。但是，他们毫无怨言。在修自行车的时候，
总是琢磨自行车的制造原理及制造方法。
　　　　他们非常喜爱读书，几乎读遍了当时所能找到的所有有关飞行方面的书
籍，学到了许多有关飞行的知识。
　　　　这时，他们读到了报纸上发表的一则消息，大飞行家奥图·李连达尔在
连续进行了2000多次滑翔飞行后，所进行的又一次滑翔飞行时，突然遭遇到
一股来自侧后方吹来的狂风，从而机坠人亡，英年早逝。
　　　　这则消息深深打动了莱特兄弟，他们决定去继续完成李连达尔没有完成
的事业。兄弟俩节衣缩食，用帮人家修理自行车所挣来的微薄的钱，去买书
或买制造滑翔机的材料。
　　　　　正当他们把全部身心投入到飞行研究中去的时候，飞行失事的不幸消息
一个接一个地传来：英国的皮尔查因试飞失事送了命；马克沁姆试飞摔成重
伤，差一点送了命；法国阿德尔设计的飞机在空中解体粉碎…
　　　　这一连串的噩耗并没有吓倒莱特兄弟，他们特别认真地研究了李连达尔
的经验和教训，刻苦钻研了俄国康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基提出来的空气动
力学理论，不断完善机械加工手段，终于在1900年制成了当时最先进的滑翔
机。
　　　　　莱特兄弟的飞机，现在看起来，结构相当简单。它前后各有两层互相平
行的翼面，还有一片竖着的小翼面伸在前面。各机翼之间由许多支柱、张线
之类的东西连着，看上去很像一个笨重的“书架”。
　　　　特别值得一提的是，莱特兄弟已经学会给飞机装上翼面，飞机正是靠了
翼面才升到空气中去的。
　　　　　古时候，我们的祖先们就开始对鸟的飞行方法进行观察和研究，曾经有
披上羽毛学鸟儿那样扑翼飞行，而且，也有人试造过木鸟，但最终都没有能
够获得成功。
　　　　　因为人体的结构同鸟类是截然不同的，人的胳膊所能产生的支持身体的
力量，和鸟的翅膀比起来，相对来说要小得多，所以，人没有那么大的力气
扇动“翅膀”使自己飞起来。
　　　　看样子，扑翼这一条路是走不通了，莱特兄弟在经过无数次的探索、试
验之后，最后决定，给飞机安上固定的翅膀，即机翼。
　　　　从此，机翼就成了飞机的重要组成部分，它的形状比较特别：下面几乎
是平直的，上面是弯曲的。
飞机飞行的时候，在它上面流过的空气比在它下面流过的快，形成了压力
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　差，下边的气压比上边的气压大。
　　　　　于是，翅膀下面的空气就产生了垂直向上的升力，把飞机托上空中，气
流的速度越大，对翅膀产生的升力越大。
　　　　兄弟俩进行了连续多次的试飞试验，从1900年到1902年，共进行了1000
多次滑翔试验，终于初步掌握了操纵滑翔机的方法，并在空中成功地实现了
倾斜滑行、空中转弯等高难度的滑翔动作。莱特兄弟还于1902年装制成配有
活动方向舵的滑翔机，这在当时的世界上，毫无疑问是处于领先地位的。
　　　　　但是，莱特兄弟还觉得有一个难题没有解决，这就是，仅仅依靠无动力
滑翔是不能够实现飞天梦想的，必须依靠动力才能完成真正意义上的飞行。
　　　　　当时，蒸汽机在人们的生活中，已经得到了广泛的运用，但是，在飞机
上利用蒸汽机作为动力源，是根本不可能的，因为蒸汽机的体积太大。
　　　　　而内燃机则有可能帮助他们，实现这个古老的梦想。
　　　　　内燃机的基本特点是让燃料在机器的气缸内燃烧，生成高温高压的燃
气，利用这个燃气作为工作物质去推动活塞做功。
　　　　　属于内燃机的汽油机是在1876年发明的，柴油机是在1892年发明的。
内燃机体积小，使用起来比蒸汽机方便多了。
　　　　　19世纪末，汽油机的转速约为每分钟500～800转，20世纪初，提高到
每分钟1000～1500转，它已经具有安装在飞机上的可能性。
　　　　　1903年初，莱特兄弟为了使飞机实行动力滑翔，从而实现真正意义上的
飞行，决定在滑翔机上安装汽油活塞发动机。
　　　　　汽油机是用汽油作燃料的内燃机，气缸里的活塞用连杆跟曲轴相连，气
缸上面有进气门和排气门，气缸顶部有火