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第19章 航天事业的幕后英雄(1)

在外太空漫步,登临月球,这本是出现在人们的梦里或科幻小说的事,却已经成为现实。美梦能成真,这与无数科学家的努力与探索是分不开的。然而,每一次载人航天的成功,我们耳熟能详的是走在“前台”的宇航员,比如加加林、阿姆斯特朗等等,而对于把他们推向前台的幕后“推手”,我们却知之甚少,甚至完全不了解,毫无疑问的是正是这些人默默无闻地努力才使人类完成了一次次飞向宇宙的壮举。

前苏联的齐奥尔科夫斯基推导出了火箭的理想速度,并第一个提出了火箭就采用液体燃料的这一划时代的论点,从而为火箭日后的发展指明了方向,他因此被认为是“人类宇航之父”;前苏联早期的航天成就几乎都与一个叫科罗廖夫的人有关,是他第一个用“东方1”号火箭将加加林送入了太空;美国“阿波罗登月计划”的实施与完成,与一个叫布劳恩的德国工程师关系极大,是他站在幕后把阿姆斯特朗“推”上月球接受全世界的注目;爱因斯坦以其震古烁今的“相对论”,为人类飞向宇宙引路……

当然,任何一项航天事业的成功,都不可能是一个人或几个人努力的结果,他是无数人智慧与血汗的结晶,对于这些默默奉献的幕后英雄,我们应当心怀敬意!

航天事业的幕后英雄热气球发明者——蒙哥尔费兄弟

气球是与飞机或扑翼式飞行器截然不同的一种升空装置,它是利用热空气的比重轻于冷空气的原理,在大气球下边放上蜡烛或用其他方法加热空气,利用热空气上升的原理使气球升空。

氢气球升空图

1783年6月4日蒙氏兄弟将一个直径10米的大气球升空成功。9月19日,他们将第二个气球装上一只羊、一只鹅和一只鸡升空,结果成功地飞行了约3000米后返回地面。2个月后,蒙氏兄弟造出第三个气球,法国人罗齐埃和阿尔朗斯乘坐它成功升空。

此后,法国巴黎科学院的教授夏尔(1746—1823)又发明了氢气球,他和罗伯特于1783年12月1日亲自乘氢气球在巴黎的杜伊勒利宫升空。氢气球在设备结构上比热气球简化多了,但性能要比热气球好。气球的实验原理实际上与公元前140至前49年的汉武帝时代中国的“空蛋艾火”升空以及公元907至960年五代的松脂灯(又称孔明灯)的原理十分类似。

孔明灯

孔明灯,相传是由诸葛亮(字孔明)发明的。当年,诸葛亮被司马懿围困于平阳,无法派兵出城求救。他算准风向,制成会飘浮的纸灯笼,系上求救的讯息,其后果然脱险。另一种说法则是这种灯笼的外形像诸葛亮戴的帽子,因而得名。

孔明灯的结构可分为主体与支架2部分,主体大都以竹篦编成,次用棉纸或纸糊成灯罩,底部的支架则以竹削成的篦组成。孔明灯可大可小,可圆形也可长方形。一般的孔明灯是用竹片架成圆桶形,外面以薄白纸密密包围而开口朝下。

欲点灯升空时,在底部的支架中间绑上一块沾有煤油或花生油的粗布或金纸,放飞前将油点燃,灯内的火燃烧一阵后产生热空气,孔明灯便膨胀,放手后整个灯会冉冉升空。

滑翔机发明者——凯利和李林达尔

气球、飞艇等飞行器都不具有鸟类飞翔的特点。因此,在飞艇研究和出现的时代,飞机的研究也在进行。第一个写出滑翔机飞机空气动力学论文的人是英国人乔治·凯利。这篇论文的贡献不亚于达·芬奇在航空方面的贡献,它为以后的固定翼飞机和旋翼机奠定了理论基础。凯利还从飞行机械原理,重力、推力、动力和阻力之间关系进行研究,从而开创了现代航空的新纪元。

在19世纪末叶,德国人奥托·李林达尔先后制成了18架仿鸟式载人滑翔机,共做了2000多次悬挂滑翔飞行试验,还完成180°转弯动作。他的实践和理论对后来莱特兄弟发明飞机有很深影响。他对鸟类飞行原理的研究也是举世闻名的,并写有《鸟类飞行——航空的基础》一书。这是一部航空经典之作。1896年8月10日,他在试飞中遇难,年仅48岁。为纪念他,柏林为他建了纪念碑。

根据凯利和李林达尔的理论,后来的英国人亨森绘出了飞机草图;法国人阿代尔造出了蝙蝠式飞机。此后,俄国人、德国人、美国人等都相继研究不同型号和形式的飞机(有螺旋桨式的、有扑翼式的、有翅膀式的),在世界范围内出现了飞机研究热潮。最终人们弄清楚,在空中获得推力的最佳装置是螺旋桨而不是蒸气发动机。

第一架天文望远镜

1608年,荷兰眼镜商人汉斯·里帕席为海军制造出世界上第一架望远镜,帮助政府击退来犯的西班牙侵略者。次年,也就是1609年,近代自然科学的开创者伽利略制造了一架6倍望远镜。接着,他又将自制的20倍望远镜的物镜对准夜空。就这样,伽利略成为天文望远镜的发明者,1609年也成为近代天文学的起点。

天文望远镜是观测天体的重要手段,可以毫不夸大地说,没有望远镜的诞生和发展,就没有现代天文学。因此,天文望远镜被人们称为人类的“太空之眼”。随着望远镜在各方面性能的改进和提高,天文学也正经历着巨大的飞跃,迅速推进着人类对宇宙的认识。

飞机发明者——莱特兄弟

人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上太空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。我们都知道,最早发明飞机的人是美国的莱特兄弟。那么,是什么事情促使了他们开始着手发明飞机的呢?

飞机发明人——莱特兄弟

1896年,莱特兄弟在报纸上看到一条消息:德国的李林达尔因驾驶滑翔机失事身亡。这个消息对他们震动很大,于是弟兄俩决定研究空中飞行。

这时,莱特兄弟开了一家自行车商店。他们一边干活挣钱,一边研究飞行的资料。3年后,他们掌握了大量有关航空方面的知识,于是便决心仿制一架滑翔机。

他们首先观察老鹰在空中飞行的动作,然后一张又一张地画下来,之后才着手滑翔机的设计工作。1900年10月,莱特兄弟终于制成了他们第一架滑翔机,并把它带到离代顿很远的吉蒂霍克海边。这里十分偏僻,周围既没有树木也没有民房,而且这里风力很大,非常适宜放飞滑翔机。

后来,兄弟俩用了一个星期的时间把滑翔机装好,先把它系上绳索,像风筝那样放飞,结果成功了,然后由维尔伯坐上去进行试验,虽然飞了起来,但只有1米多高。

第二年,兄弟俩在上次制作的基础上,经过多次改进,又制成了一架滑翔机。这年秋天,他们又来到吉蒂霍克海边,结果飞行高度达到了180米。

弟兄俩非常高兴,但并不满足。他们在想能否可以制造出一种不用风力也能飞行的机器。

兄弟俩经过反复思考,把有关飞行的资料集中起来,反复研究,却始终想不到用什么动力可以把庞大的滑翔机和人运到空中。有一天,车行门前停了一辆汽车,司机向他们借一把工具用用,来修理一下汽车的发动机。弟兄俩灵机一动,能不能用汽车的发动机来推动飞行。

从这以后,弟兄俩便围绕发动机动开了脑筋。他们首先测出滑翔机的最大运载能力是90千克,于是,他们向工厂订制一个不超过90千克的发动机。但当时最轻的发动机是190千克,工厂无法制出这么轻的发动机。

后来,一名制造发动机的工程师知道了这件事情,答应帮助莱特兄弟。过了一段时间,这位工程师果然造出一部12马力、重量只有70千克的汽油发动机。

弟兄俩非常高兴,很快便着手研究怎样利用发动机来推动滑翔机飞行。经过无数次的试验,他们终于把发动机安装在滑翔机上,不过是在滑翔机上安上螺旋桨,由发动机来推动螺旋桨旋转,带动滑翔机飞行。

1903年9月,莱特兄弟带着他们装有发动机的飞行再次来到吉蒂霍克海边试飞。虽然这次试飞失败了,但他们从中吸取了很多经验。过后不久,他们又连续试飞多次,不是因为螺旋桨的故障,就是发动机出了毛病,或是驾驶技术的问题。

莱特兄弟毫不气馁,仍然坚持试飞。就在这时,一位名叫兰莱的发明家,受美国政府的委托,制造了一架带有汽油发动机的飞机,在试飞中坠入大海。

莱特兄弟所发明的飞机

莱特兄弟得知这个消息,便前去调查,并从兰莱的失败中吸取了教训,获得了很多经验,他们对飞机的每一部件作了严格的检查,制定了严格的操作规定。

后在1903年12月17日的一次试飞中,飞机飞行了30米后,稳稳地着陆了。45分钟后,维尔伯又飞了一次,飞行距离达到52米。又过了一段时间,奥维尔又一次飞行,这次飞行了59秒,距离达到255米。

这是人类历史上第一次驾驶飞机飞行成功,莱特兄弟把这个消息告诉报社,可报社不相信有这种事,拒不发布消息。莱特兄弟并不在乎。继续改进他们的飞机。不久,兄弟俩又制造出能乘坐2人的飞机,并且在空中飞了一个多小时。

1908年,莱特兄弟在政府的支持下,创办了一家飞行公司,同时开办了飞行学校,从这以后,飞机成了人们又一项先进的运输工具。

中国首创飞行大家——冯如

提起飞机的发明者和制造者,许多人都知道美国的莱特兄弟。殊不知,一位与莱特兄弟生活在同一个时代的中国留学生,在美利坚的大地上,完全依靠自己的聪明才智,设计、制造和驾驶了中国历史上的第一架飞机,他就是冯如。他的成功仅比莱特兄弟晚5年。

中国飞机发明人——冯如和他的飞机

1883年,冯如出生于广东省恩平县。1894年,冯如随舅舅踏上了通往美国的航程,不久即到达美国的西部城市旧金山,开始了新的生活。6年以后,冯如转往纽约,在那里攻读机器制造专业。他学习非常刻苦,为探讨一个问题,经常研究到深夜。5年过去了,冯如掌握了广博的机械制造知识,他通晓36种机器,还发明制造出了抽水机和打桩机,他设计制造的无线电收发报机由于性能良好深受用户的欢迎。冯如当时已成为一位小有名气的机器制造家。

正当冯如潜心研究和制造机械的同时,传来了日本帝国主义强占我国旅顺口、大连和中东铁路的消息。

1904年,日俄两个帝国主义国家,为了争夺在我国东北的特权,在中国的土地上进行了一场狗咬狗的战争。在美国的调停下,1905年9月两国订立了《朴次茅斯和约》,和约竟规定将辽东半岛南端的旅顺口、大连及附近海域转让给日本;从长春到旅顺口的铁路也交给日本所有。面对这一切,腐败的清政府却置之不理,并予以承认。冯如为祖国的不幸而感到痛心,发誓要用自己的一技之长报效祖国。起初,他想制造一艘军舰献给祖国,以加强中国的海防力量。当时,由于莱特兄弟发明了飞机,在国际上引起强烈的反响,各国纷纷研制飞机、飞艇、航空武器,作为当时国防的先进装备。冯如想,制造一艘军舰,要耗费数百万金钱,不如造数百架飞机,价廉省工,用处更大。主意拿定以后,他对他的助手们说:“现在是竞争激烈的时代,飞机已经成为军事上不可缺少的装备,如果我们能够制造出千百万架飞机,分别驻守在中国的各港口,足以使中国的国防强大起来,外国列强再也不敢欺负我们!”当有人对是否有能力研制飞机提出疑问的时候,冯如坚定地说:“我发誓要用毕生的精力为国家研制成飞机。苟无成,毋宁死!”

冯如凑集资金1000多美元,办起了中国人的第一家飞机制造公司。1907年9月,冯如和他的助手,爱国华侨朱竹泉、朱兆槐、司徒璧如一起,在屋仑地区租了一间厂房,开始了研制工作。当时莱特兄弟的飞机刚刚起飞没有多久,为了保持垄断地位,他们把所有资料全部封锁起来。冯如他们只能靠自己掌握的空气动力学的知识,白手起家绘制设计图纸。他们起早贪黑,没日没夜地干着,攻克了一个又一个技术上的难关。经过半年的努力,第一架飞机终于制作出来了。

1908年4月,冯如在奥克兰市的麦园进行试飞,他的朋友们为了安全起见,劝他换一个人试飞。冯如婉言谢绝了他们的好意,他对朋友们说:“生命不足惜,只要中国的飞机能够飞上天,死也值得!”冯如挥手踏上了他所制造的飞机。随着轰轰的马达声,飞机离开了地面。当升至数丈高的时候,一个倾斜,飞机突然坠落在地上。围观的群众呼唤着冯如的名字,向飞机跑去,万万没有料到,冯如若无其事地从残损的机翼下钻了出来。只见他从容自若,面不改色,对走过来的助手们说:“看来我们还要再一次从头开始。”

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