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第16章 现代科技大发明(3)

1962年10月,美国国防部请来了科学家约瑟夫·兰克里德担任高级研究规划署信息处理技术处的负责人。他把一大批专家学者团结到阿帕网周围,戏称银河网络。这些人后来都是研究网络的中坚力量。

1966年,33岁的鲍姆·泰勒接任信息处理办公室的主管,他的办公室有3台电脑终端,必须使用不同的操作系统和上机步骤,使用十分不便。这个时候,泰勒从高级研究规划署申请到100万美元的经费,准备实施不同类型电脑主机联网的试验。

到了1969年,联网工作开始了实质性的进展。联网试验在位于加州大学洛杉矶分校和斯坦福大学等地的四台高级计算机上开始。通过招标,罗伯茨把项目交给了BBN公司。当这个项目完成后,电脑网络具有历史意义的时刻便来临了,相隔数百千米的两台主机成功地进行了第一次对话。

1972年10月,第一届国际计算机通讯会议在华盛顿开幕,网络先驱者一致决定成立国际网络工作组,计划以阿帕网为基础连接全球大大小小的网络,已在斯坦福大学任教的文特·塞尔夫博士当选为工作组主席。他和卡恩的研究成果TCP/IP协议为互联网的成功实现提供了有力的理论依据,随后,互联网便以极快的速度向全世界的各个角落渗透。

为了表彰塞尔夫和卡恩为发展因特网作出的杰出贡献,1997年12月,克林顿总统为他们颁发了“美国国家技术奖”,而塞尔夫则被后来的人们尊称为“互联网之父”。

全球卫星定位系统

1957年10月,世界上第一颗人造地球卫星的成功发射,使电子导航技术进入了一个崭新的时代。自此,空基电子导航系统(统称为卫星电子导航系统)也应运而生了。第一代卫星电子导航系统的代表是美国海军武器实验室委托霍普金斯大学应用物理实验室研制的海军导航卫星系统,简称NNSS。因为该系统都要通过地极,所以也称“子午仪卫星系统”。这个系统不受时间、空间的限制,但其卫星数目少,运行高度低,因而无法连续地提供实时三维定位信息,很难满足军事和民用的需要。

为实现全天候、全球性和高精度的连续导航与定位,1973年美国国防部批准其陆海空三军联合研制第二代卫星导航定位系统——全球定位系统(Global Position System),简称GPS系统。起初的GPS方案由24颗卫星组成,这些卫星分布在互成120°的三个轨道平面上,每个轨道平面分布8颗卫星,这样的卫星布局可保证在地球上的任何位置都能同时观测到6~9颗卫星。为了识别不同的卫星信号并提高系统的抗干扰能力和保密能力,科学家们采用了直接序列扩频技术(DS—SS),整个系统相当于一个码分多址系统(CDMA)。为了补偿电离层效应的影响,该系统采用了双频调制。1978年,由于美国政府压缩国防预算,减少了对GPS的拨款,GPS联合办公室就将原来计划中卫星数由24颗减少到18颗,并调整了卫星的布局。18颗卫星分布在互成60°的6个轨道平面上,每个轨道平面分布3颗卫星,这样的配置基本能够保证在地球上任何位置均能同时观测到至少4颗卫星。但试验发现这样的卫星配置可靠性不高,另外由于在海湾战争中GPS发挥了巨大的作用,因此,在1990年对第二方案进行了修改,最终方案是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成整个系统,6个轨道平面的每个平面上分布4颗卫星,这样的配置使同时出现在地平线以上的卫星数因时间和地点而异,最少为4颗,最多可达11颗。

GPS系统的建立给定位和导航带来巨大的变化。它可以满足不同用户的需要。在航海领域,它能进行石油勘测、海洋捕鱼、浅滩测量、暗礁定位等;在航空领域,它可以在飞机进场、着陆、中途导航、飞机会合和空中加油、武器准确投掷及空中交通管制等;在陆地上,它可用于各种车辆和人员的定位、大地测量、摄影测量、野外调查和勘探的定位等。在空间技术方面,可以用于弹道导弹的引航和定位,空间飞行器的导航和定位等。

枪的历史非常悠久。我国古代四大发明之一的火药,对于枪的发展起到了重要的推动作用。我国南宋时期,陈规发明了原始火药武器。他把火药装在毛竹筒里,作战时由两个人拿着,点着火药,用喷射的火焰烧杀。13世纪,我国的火药经印度、阿拉伯,最后传到了欧洲并逐步发展起来。

1825年,法国军官德尔文设计了一种枪管尾部带药室的步枪。这种枪械从枪口装入枪弹,称为“前装枪”。前装枪装填时枪管必须竖直,射手动作幅度大,容易暴露目标。所以就有人开始研制“后装枪”了。

1835年,普鲁士人德雷泽研制成功了一种新型的后装枪——后装针发枪。这种枪在使用时,用枪机从后面将子弹推入枪膛。后装针发枪射速更高,而且射手能以任何姿势重新填子弹。到1848年,成为人们普遍使用的一种枪。

毛瑟兄弟于1865年设计了一种枪机直动式步枪,称为“毛瑟枪”。后来的步枪一直沿用毛瑟枪的结构原理。

19世纪60年代,正值美国南北战争期间。美国人加德林采用多枪管机械化装填的方法来提高射速,为枪向自动化发展做出了一定贡献。与此同时,另一种叫“斯潘塞”的连发枪在枪托上开了一个直通枪膛的洞,子弹从洞里填进去,借助洞中弹簧的力量弹进膛内。这种连发枪在作战中发挥了较大的威力。

1883年,英籍美国人马克沁发明了世界上第一支以火药燃气为能源来转动机构进行连射的机枪。后来,马克沁又发明了重机枪。这种机枪的理论射速约为600发/分,枪身重量27.2千克。

1903年,丹麦人麦德森研制的轻机枪问世了。麦德森机枪全重不到10千克,并且可以使用普通步枪子弹。在第一次世界大战中,轻、重机枪被称为“战争之神”,它使数百万人在射击声中丧失了性命。

第二次世界大战结束后,各国都转向轻重两用机枪的研制。可以说,两用机枪是二战以来枪械中的后起之秀。

枪械中的最小成员是众所周知的手枪。16世纪初期,德国人基富斯发明了转轮发火手枪。这种手枪虽然易于操作,但成本很高。后来又出现了击发发火枪,这种枪操作不便,发射速度慢,不适合作战。手枪经过漫长的演变过程,到19世纪末期,一些新式手枪问世了。左轮手枪也称为转轮手枪,是美国人柯尔特在1835年发明的。这种手枪机构简单、反应灵活、使用安全,被各国广泛使用。

第一次世界大战以后,人们发现在步枪和手枪之间还应配备一种自动武器,来弥补两种步兵武器之间的空缺。冲锋枪就是为了满足这一需要问世的。早期的冲锋枪有效射程不超过200米,射击精度也差。二战以后,冲锋枪在结构上有了改进,在性能上也有了进一步的提高。现在的冲锋枪缩短了枪身,非常便于操作使用;射击时平稳,后坐力小,射击精度很高;使用方便,携弹量增加;结构轻巧,便于维修。现在的冲锋枪在向轻型化发展,必将成为枪械中的重要成员之一。

潜艇

早在公元前4世纪,波斯帝国就出现了最早的职业潜水者,专门从破损的沉船中打捞财宝。而在13世纪法国的一部《亚历山大历史》著作中,描述了亚历山大大帝(公元前356~前323)乘坐玻璃圆筒进行的一次非真实性的水下冒险。

最早提出潜艇设想的是英国科学家威廉·伯恩,他在1578年设计了一艘完全密封、可以潜到水下并在水下滑行的船。整个船只是由木架构成,外面由防水皮革包裹着。下潜时,手钳收缩舷侧以缩小体积。但他并没能真正建造出这种潜艇。

40年后,科尼利斯·德雷贝尔在英王詹姆斯一世的支持下,很快就制造出了世界上第一艘人力潜艇。在1620年到1624年间,德雷贝尔进行了多次航行试验,证实了水下航行的可能性。

1775年,美国人戴维·布什内尔设计建成一艘单人驾驶的,以手摇螺旋桨为驱动力的木壳潜艇“海龟”号。它的沉浮通过排注海水来控制。在艇底还装有一圈重锤,危急时,可抛掉重锤迅速上浮。

1897年,美国籍的爱尔兰人约翰·霍兰在新泽西州造成一艘以汽油机为水面航行驱动力、以蓄电池电动马达为水下航行驱动力的双推进动力系统潜艇。

霍兰潜艇是现代潜艇的鼻祖,45马力的汽油机能使潜艇以7节航速在水面航行1000海里,电动马达则能使潜艇以5节航速潜驶50海里。潜艇上装有1座鱼雷发射管,携3枚鱼雷,首尾各置1门机关炮。霍兰因而得到了“现代潜艇之父”的称号。霍兰还主持研制出世界上第一艘双层艇壳的潜艇,而且完成了从美国诺夫克至纽约的航行,开创了潜艇进行公海远航的首次记录。

1939年,美国海军实验室的技术顾问罗斯·冈恩最早提出采用核能充当潜艇推进动力的大胆设想。他向美国海军当局呈递了第一份关于研制核能动力潜艇的报告,详细论证了这种新潜艇的巨大优势。但这时海军当局得到了德国正在研制原子弹的消息,冈恩博士的报告并没有引起充分重视。直到二战结束,美国当局才意识到冈恩博士报告的重要性。1946年初,美国海军精心挑选出里科弗等5名优秀军官送往著名的橡树岭核物理研究中心学习核技术。后来,里科弗成为著名的潜艇专家。1954年1月21日,美国海军建造了世界上第一艘核动力潜艇“鹦鹉螺”号。新建成的“鹦鹉螺”号在1955年1月17日进行了核动力推进的首次试航,创造出历时84小时航程为1300海里的当时世界潜航最高纪录。

1960年,美国海军又建成“乔治·华盛顿”号战略导弹潜艇,使潜艇具备了核攻击能力;1982年10月,中国用潜艇在水下向预定海域发射运载火箭获得成功。这说明中国拥有自己独立开发研制的潜地弹道式战备导弹和战备导弹潜艇的能力;1996年,瑞典“哥特兰”号常规潜艇建成服役,它是世界上首艘AIP动力潜艇,标志常规潜艇又进入了一个新时代。

炸药

1862年,诺贝尔帮助父亲研制高规格的硝酸甘油。他反复进行试验,寻找引爆硝酸甘油的方法。诺贝尔先将少量硝酸甘油放入玻璃管中,塞紧管口,再将玻璃管放到装满火药的金属管中,将两个管口封死,其中一个管口内插有导火管。诺贝尔将导火管引燃后,迅速扔到水中。沉闷的爆炸声证明了诺贝尔得到了他正在寻找的火药。经过多次的试验,诺贝尔从中悟出了引爆硝酸甘油的原理。诺贝尔决心找出控制硝酸甘油爆炸的方法,希望能够制造出一种理想的引爆装置,并发掘出爆破动力。诺贝尔锲而不舍地做着各种试验。在一次试验中,诺贝尔的弟弟不幸遇难。幸免于难的诺贝尔在1863年完成了第一项具有划时代意义的发明——雷酸汞引爆装置。雷酸汞的爆炸力和敏感度都很大,可以单独与烈性炸药、氯酸钾、硫化锑等混合使用,在受到碰撞或摩擦时都会引起爆炸。1864年,诺贝尔取得了这项发明的专利。

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