我要飛得更高:人類航天發展簡史

一、夢想還是要有的

自古以來,地球人就對浩淼宇宙充滿嚮往,飛到月亮之上,追逐太陽的光芒,與繁星為伴,探索宇宙的奧妙,一直是存在於人們心底的夢想。

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但在很長的年代裡,因為技術的限制,人們只能靠放飛想象,實現在宇宙裡自由飛翔的夢想。文人墨客則是人類飛天夢想最堅定的守望者和最優秀的宣示者,比如在中國,女媧補天、嫦娥奔月、牛郎織女等上古傳說都反映了古代人們對渺茫宇宙的理解想象以及對飛天的嚮往,人們幻想身生羽翼、服用仙丹靈藥或修道飛天,或者通過騎乘龍、馬等神獸、駕馭飛車等航空工具飛天,在神話世界中探尋人類的飛天夢。詩詞歌賦則賦予了更多浪漫主義色彩,更加引人入神,比如“素女結念飛天行,白玉參差鳳凰聲。”“輕盈舞殿三千女,縹緲飛天十二臺。”,再比如“翁今為飛仙,此意在人間。”“從今去,任東西南北,作個飛仙。”“遙想處士風流,鶴隨人去,老作飛仙伯。”這種情結在世界各國的神話故事和文學作品裡也都有大量反映。

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在實踐層面,人類在牛頓出現前的很長一段時間裡,雖然不明確知道地心引力的存在,但基於普遍的經驗,對於能到大氣層外的宇宙空間去基本都是認為不可能的,夢想可以有,真去做那就是不是傻子就是瘋子了,頭腦裡有了這樣的紅線意識和底線思維,所以在現代以前人類對到外太空去基本是沒有任何探索的。造成這種現象,一是科學的宇宙觀很晚才建立,頭上的一片天就是那藍藍的一片天,是人類很長時間內對“天”的認識,不知道自然無法行動;二是實力確實不允許,飛簷走壁都得是武林高手,飛到天上去只能是神和仙的事情,地球人還是很理智的。

二、我要像鳥兒一樣飛翔

在飛天方面,鳥兒是人類的第一任老師,也是第一個對標學習的對象。但當時人類的目標,就是在大氣層裡飛一飛,但這也已經是非常大膽的想法和做法了。

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好在人類從來不缺乏大膽的探索者者,他們前赴後繼,上演了一幕幕可歌可泣的英勇故事。

公元前9世紀,古英國的布拉德國王自造的一副飛翼,並試圖從倫敦阿波羅宮出發,當他飛越出城時,墜地駕崩了。

1503年,意大利的丹蒂也用自制雙翼飛行,雖然倖免一死,但也落下終生殘疾。

1507年,英國的達米安從蘇格蘭的斯特林城堡縱身躍起,想要飛往法國,結果在城堡下摔斷了大腿。

1678年,法國有個叫貝尼埃的鎖匠制了一架撲翼機。通過多次實驗,始終未能成功。

1742年,62歲的巴凱維爾用四個翼形機構綁縛在自己四肢上,從巴黎旅館屋頂上奮身一躍,企圖飛越塞納河。但他飛了一半便墜河撞在船上,摔斷了腿……

時間到了20世紀初,美國萊特兄弟從1900年至1902年進行1000多次滑翔試飛,終於在1903年製造出了第一架依靠自身動力進行載人飛行的飛機“飛行者”1號,並且獲得試飛成功。

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後面的事情就不介紹了,通過不斷改進,各類被稱為“鐵鳥”的航空器不斷開發成功,今天的人們早就實現了像鳥兒一樣飛翔的夢想。據航空網站Airliners.net數據,全球現在的商業和軍用飛機有39000,如果把歷史上所有飛機加到一起有15萬,根據國際航空運輸協會的統計,2019年全球選擇坐飛機的旅客大概有46億。這是個什麼概念? 奎利亞雀是世界上數量最多的鳥,數量超過100億隻。估計在不久的將來,人類可能要超過自己的老師,成為天空的主宰。

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在中國,這方面的實踐也非常多,比如中國人公元前500-400年就開始製作木鳥並試驗原始飛行器。《韓非子·外儲說》記載:墨子經三年制成的木鳶,飛行了一天就壞了;他的學生安慰他說,老師技術高超,木鳶雖然壞了,但畢竟飛成功了。《墨子·魯問》中也有公輸班用竹木製成了能飛三天的飛鵲的記述。除他們二人外,還有如張衡、韓志和、高駢等木鳥製造家。所存史料確鑿表明在公元前400年,中國人就已經使用竹木在嘗試製作能飛的原始器械了。這一點,得到世界科學界的一致認同。還有風箏也起源於中國。之所以沒有把這些探索寫到前面,是我感覺這些都是“無人機”,就不再引述。

三、勇士和火箭

在人類飛天的歷史上,火箭是無論如何繞不開的。先說結論:火箭是目前唯一能使物體達到宇宙速度,克服或擺脫地球引力,進入宇宙空間的運載工具。

但是回顧火箭的發展歷史,其實它最初和宇宙探索沒有半毛錢的關係,因為它不是向上飛,而是幾乎平行於地面飛,目標也不是星辰大海,而是敵人。真正的勇士敢於直面慘淡的人生,敢於正視淋漓的鮮血,當然他們除了勇氣,也要靠武器戰勝敵人,而火箭就是其中之一。

公元969年,中國已經發明瞭火藥(火藥是在唐朝發明的)。北宋軍官嶽義方、馮繼升造出了世界上第一個以火藥為動力的飛行兵器--火箭。這種火箭由箭身和藥筒組成。藥筒用竹、厚紙製成,內充火藥,前端封死,後端引出導火繩,點燃後,火藥燃燒產生的氣體向後噴出,以氣體的反作用力把火箭推向前,飛行中殺傷敵兵。到明朝時期中國的火箭得到了進一步發展,已經有了多級火箭,把多個火藥筒串聯在一起增加威力,“火龍出水”就是最典型的明朝多級火箭。

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明朝軍隊還給火箭增加了風翅,用於穩定火箭的飛行。為了增加火箭威力,增加攻擊效果,明軍還經常把幾個甚至幾十個火箭裝在一個筒子裡,把這些火箭的燃線製成總線,“總線一燃,眾矢齊發”。明朝的火箭和宋朝火箭最大的區別還是箭頭,它的戰鬥部已經變成了箭頭部分的“火炸藥”,“神火飛鴉”等火箭的威力相當可觀,有“攻城破陣甚妙”的評價。

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後來,這種先進軍事裝備被擴散,並逐步改良。和任何武器一樣,這種最初專屬於中華勇士的利箭,開始廣泛應用於各種正義和非正義的戰爭。

火箭發展到後期,開始被稱為導彈,很好突出了它的武器屬性。德國是最早研製導彈的國家,到40年代初,先後研製成功了能用於實戰的V-l、V—2兩種導彈。而且早期運送航天器的運載火箭就是從導彈運載器派生出來的。蘇聯發射世界上第一顆人造地球衛星的衛星號運載火箭,就是用蘇聯最早研製成功的P-7洲際戰略導彈的運載器改制而成。

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當然,人類的歷史不光是戰爭,以飛天夢為代表的對外太空的嚮往也從未間斷過。據史書記載,14世紀末,明朝一勇敢者萬戶坐在裝有47個當時最大的火箭的椅子上,雙手各持一大風箏,試圖藉助火箭的推力和風箏的升力實現飛行的夢想。儘管這次試驗是一次失敗的悲劇,但萬戶被公認是嘗試利用火箭飛行的世界第一人,也可以稱為一個勇士。為了紀念萬戶,月球上的一個環形山以萬戶的名字命名。

萬戶這個名字起得多好,完全就是一副人口稠密村寨相連的盛世景象。他坐著火箭向上飛的創舉,也確實為和平時期火箭的合理應用指明瞭方向。那一飛,值得銘記。

四、我要飛得更高

馬雲有句名言:夢想還是要有的,萬一實現了呢? 這在人類實現飛天夢的歷史中確實得到了印證。前面說到,文人墨客一直是人類飛天夢想最堅定的守望者和最優秀的宣示者,正所謂念念不忘終有迴響。歷史給了他們豐厚的回報。

“在過去很長時間裡,我也和其他人一樣,認為火箭不過是一種少有用途的玩具。我已很難準確回憶起我是怎樣開始計算有關火箭的問題。對我來說,第一顆太空飛行思想的種子是由儒勒·凡爾納的幻想小說播下的,它們在我的頭腦裡形成了確定的方向。我開始把它作為一種嚴肅的活動。" 說這話的人叫康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基,前蘇聯的科學家,是現代宇宙航行學的奠基人,被稱為航天之父。他首次說明了火箭推進的理論,論證了利用火箭進行星際交通、製造人造地球衛星和近地軌道站的可能性,指出發展宇航和製造火箭的合理途徑,找到了火箭和液體發動機結構的一系列重要工程技術解決方案使用火箭進行宇宙航行,奠定了日後研製遠程火箭的基礎。

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理論和技術上的突破,最終使人類實現了向宇宙進軍的夢想。1957年10月4日,前蘇聯發射了人類第一顆人造衛星"史普尼克"。幾個月後,1958年1月31日,美國也成功的發射了人造地球衛星"探險者"1號。1961年4月12日,蘇聯成功地發射了世界上第一個載人宇宙飛船,加加林成為世界上第一名宇航員。此後,美國人格倫也乘飛船完成了繞地球軌道的飛行。作為二戰後美蘇太空爭霸賽的尖峰對決任務,NASA在1961年~1972年期間執行的載人登月項目,動用40萬人,參與機構數千家,耗資254億美元,先後16次成功發射,執行11次載人任務、6次成功載人登月,12名宇航員登月。

中國航天事業起步相對較晚,但發展迅速,目前已經是名副其實的航天大國。其中有三個里程碑事件,1970年4月24日成功發射第一顆人造地球衛星;2003年10月15日楊利偉乘坐“神舟五號”飛船遨遊太空,中國第一次載人航天飛船進入太空;2007年10月24日“嫦娥一號”衛星的成功發射,中國開始對月球進行探測活動。其他一些如歐盟、日本等也開展過不少航天活動。

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據統計,光2019年一年,全球就共進行了103次航天發射,其中中國佔了34次,俄羅斯為25次(含聯盟號在庫魯的3次發射),美國是21次,歐洲6次(不含聯盟號在庫魯的3次發射),印度6次,新西蘭6次,伊朗3次,日本2次。之所以把這些國家都列出來,是因為航天實力已經成為當今世界衡量一個國家綜合國力和科技水平的重要指標,即使到了2020年,全球能飛上外太空的國家也不多,依然屬於難度最大、風險最高的人類活動之一。在飛得更高的過程中,人類也付出了慘痛代價,航天事故時有發生,但人類飛得更高的夢想從未放棄過。

這些宇宙飛行都是以火箭技術的發展為前提。目前地球人的火箭家族人丁興旺,精英輩出。比如我大中國:

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康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基有一句名言:“地球是人類的搖籃,但人類不可能永遠被束縛在搖籃裡。" 這句話在我看來,約等於我要飛得更高的豪邁宣言,只不過作為科學家,表達更為理性和含蓄,但也更有底氣。

五、到外太空去

儘管人類尚未盡攬浩瀚太空,但對太空的重要性已經有了廣泛的共識,正如美國參議員羅伯特·史密斯所說“誰控制了太空,誰就將控制地球的命運。”自1957年第一顆人造地球衛星成功發射以來,人類在探索太空的過程中雖然有國際空間站這樣著名的國家合作範例,但國家間的太空競爭從未中斷。未來隨著航天技術的發展、國家間競爭激烈、地球資源約束加大,人類的目光將更多投向地球以外的空間。到外太空去,將是人類社會未來發展的一個重要方向。

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美國2018制定《國家航天戰略》,這是美國曆史上首份“航天戰略”。俄羅斯為振興航天產業,出臺了許多法案並制定了一系列戰略規劃,包括《2016-2025年俄羅斯聯邦航天規劃》。歐盟2016年發佈《歐洲航天戰略》。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)2018年發佈《第四期中長期發展規劃》(2018-2025年)。韓國國家航天委員會2018年審議通過了韓國《第三次航天開發振興基本計劃》。

中國的航天事業未來也會有一些列的大手筆。根據相關資料,2030年前後,將實施長征九號重型運載火箭、空間飛行器在軌服務與維護系統、天地一體化信息網絡、下一代空間基礎設施、火星和小行星取樣返回、覓音計劃——太陽系近鄰宜居行星的太空探索計劃等重大工程項目,推動我國躋身世界航天強國前列。2045年前後,將實施月球科研站、太陽系邊際探測、組合動力重複使用運載器、空間安全環境全球監測與治理工程、發展載人登火能力等重大工程項目,推動我國全面建成世界航天強國。光2020年計劃實施的重大工程項目就包括,建設長期有人照料的近地載人空間站;實施探月工程三期嫦娥五號任務,實現月面無人採樣返回;建成由30顆衛星組成的北斗導航系統混合星座,服務範圍延伸至全球;建設低軌移動互聯網星座“鴻雁星座”;實施備受關注的首次火星著陸探測任務。

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我們完全有理由相信,未來人類的身影將會越來越多出現在外太空。

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人類的夢想,終究會擺脫地心引力的束縛。



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