戈达德于1882年诞生在美国马萨诸塞州的伍斯特城。从幼年起,就迷恋于科学发明,具有超群的想象力。1920年他就写了一篇题为《空间导航》的科学论文,虽未发表,但却显露了戈达德对于实现宇宙航行的理论素养。1904年他进入伍斯特理工学院后,曾在《1950年的旅游》一篇命题作文中,依靠他的知识积累,展开想象的翅膀,描述了制造一种磁悬浮列车,从波士顿到纽约只需10分钟,而当时的火车却要用8小时。后来,戈达德在克拉克大学攻读博士学位期间,开始把注意力转向利用火箭推力实现宇宙飞行,并指出只有用液体燃料才能提供宇宙航行所需的能量。这与齐奥尔科夫斯基的研究结果一样,可谓英雄所见略同。所以,根据当时的科学认识水平,大都集中研究用液体燃料作动力的火箭来实现飞出地球的构想。戈达德以挣脱地球引力为目标,于1919年发表《一种达到极端高度的方法》论文,从理论上阐明制造一种足以脱离地球引力并击中月球的火箭的可能性,描述若这种火箭的有效载荷携带镁粉,那么地球上的人借助望远镜便可以看到火箭击中月面发出的闪光。1920年华盛顿传出一条新闻,称戈达德成功地设计出一种火箭可能把探测仪器送到大气层之外,甚至飞到月球。戈达德的“月球火箭”曾名噪一时,有讥笑嘲弄的,有赞叹夸奖的,有半信半疑的,有寄予希望的,而戈达德对所有这些议论处之泰然,毫不理睬,照样走他自己的路。
为此,他在给一位朋友的信中表达出自己的心境和态度:“生命如此之短暂,而世上又有那么多的事需要我们去做,这是令人着急的。我们应当冒点风险,去做那些我们力所能及的工作。”在马萨诸塞州奥本郊外的沃德农场,建起了一座液体火箭静态试验和发射基地,这是戈达德艰苦努力的结果。他一面在克拉克大学从事理论研究,一面利用假日到沃德农场进行试验。试验中遇到过不少挫折和失败。他在对大型燃料贮箱进行试验时,第一次点火发生逆火现象,烧坏了液氧管路;第二次点火试验中,燃料溢出,发生爆炸;第三次试验烧毁了橡皮管道。经过多次失败,最后才成功地获得了供飞行试验用的液体火箭样机。1926年3月16日,这是“戈达德火箭”首次飞行试验日子。在沃德试验场,竖立在简陋发射架上的一枚液体火箭,顷刻由尾端喷射出一簇火焰,火箭冉冉升空,飞行25秒,上升高度14米,飞行距离68米。“戈达火箭”一鸣惊人。尽管它的飞行时间很短,但却敲开了火箭技术的大门。这是世界上第一枚飞行成功的液体火箭,看似平淡无奇,其貌不扬,然而却是戈达德花了20多年心血的结晶。这枚火箭高304米,由一台06米长的液体发动机和两个燃料贮箱组成。它的试飞成功,使戈达德信心倍增,焕发出不断进取的精神。他克服困难,奔波操劳,又研究新的液体火箭,选择新的试验场。
1930年7月15日,戈达德在第一次飞越大西洋的飞行员林白的帮助下,从著名慈善家古根海姆那里得到资金,把试验基地迁到新墨西哥州罗斯韦尔东北的梅斯卡勒罗农场。他和同事们在这里定居下来,一心一意从事他的火箭试验工作。同年12月30日,又一枚戈达德火箭从地平线上升起,发射高度610米,飞行距离300米,速度达到每小时800公里,火箭的性能大大提高了一步。正当戈达德的火箭试验迅速进展的时候,1932年6月由于受到经济萧条的影响,古根海姆基金会无力继续资助,他不得不中止试验,离开他苦心经营的车间和靶场。但他并不气馁,以顽强的毅力战胜困难,孜孜以求。后来又在好友林白的支持下,再次回到罗斯韦尔试验基地,重建他的火箭试验事业。从1934年到1941年,戈达德先后研制出4种系列的液体火箭,获得许多试验成果。第二次世界大战爆发后,为了不致因战争而中断对液体火箭的发展,戈达德发起“写信运动”,试图说服军方重视液体火箭的基础研究工作。
但军方却把注意力放在那些短斯研究工程上,希望发展有较大潜力的固体燃料火箭。戈达德当时在与世隔绝的荒漠中消息闭塞,无法适应军方的要求,这给他的研究试验工作又带来极大困难。尽管在战争环境下,戈达德的研究试验几乎无人问津,但他初衷不改,志向坚定,不断取得新的进展。戈达德向地球引力挑战的初步成功,应验了今天在戈达德航天中心的一块纪念碑上镌刻着他说过的一句话:“很难说有什么办不到的事情,因为昨天的梦想,可以是今天的希望,而且还可以成为明天的现实。”它既是戈达德在实验不断遭到失败并不断受到嘲讽时对自己的勉励,也是表示他对于液体燃料火箭和进行其他发明时所具有的信心。
八、背离愿望的成功
现代火箭的首先应用,完全有违它的初衷,不是开始用于宇宙飞行,而是挑起了涂炭生灵的战火。当戈达德的第一枚液体火箭问世之时,德国的赫尔曼·奥伯特也在研究液体火箭的领域作着同样的努力。这位诞生于1894年的科学家,由于后来在火箭技术上的卓越贡献,被誉为“欧洲火箭之父”。他早在1923年就发表《飞往星际空间的火箭》论文,创立了火箭的数学理论,提出了关于火箭的构造和高空火箭的新概念。在这篇奠基性的论文里,他描述了未来液体火箭、人造卫星、宇宙飞船和空间站等各种航天器的发展。在奥伯特的影响下,火箭技术的研究在德国蓬勃开展起来。
1925年,德国的一个13岁孩子读了奥伯特的《飞往星际空间的火箭》一书,对宇宙航行发生了浓厚兴趣。这个孩子就是日后大名鼎鼎的火箭大师冯·布劳恩。这时,在德国兴起了一股“火箭热”。1927年,在一批业余火箭研究者的倡议下,德国成立了“宇宙旅行协会”,会员超过1000人。当时尚在罗马尼亚的奥伯特应邀回到德国,主持协会的工作,推动了火箭技术的发展。1930年,冯·布劳恩进入柏林理工学院学习,在这里加入协会,利用课余时间协助奥伯特从事液体火箭发动机的研究工作。在奥伯特和布劳恩的指导下,1931年3月14日,德国宇宙旅行协会研究的微型1号火箭进行发射试验,射程仅200米,但终究是实现了欧洲第一枚液体火箭的试验飞行。1934年12月,布劳恩领导研究的两枚液体火箭,发射到24公里的高空,获得了巨大成功。
冯·布劳恩
当时的德国在第一次世界大战中战败,经过战后经济的恢复和工业的发展,又跃跃欲试,东山再起。在第二次世界大战爆发前,德国法西斯主义者就看中了火箭是一种有发展前途的武器。现代火箭具有速度快、射程远、威力大、精度高,能在大气层外飞行,便于隐蔽等特点。既是炮兵指挥官,又是工程学博士的沃尔特·多恩伯格被破格晋升为少将,受命负责秘密研制液体火箭武器。他清楚地认识到液体火箭有着不可忽视的军事潜力,并发现宇宙旅行协会拥有一批火箭技术人员,于是招兵买马,搜罗人才,把宇宙旅行协会解散后包括布劳恩在内的一批火箭专家争取到军方的研究工作中来,从而加快了火箭武器的研制步伐。
冯·布劳恩后来回忆说:“火箭就像古罗马的守门神那样具有两副截然不同的面孔,即火箭可以用于和平目的的空间探索,也可以用于毁灭人类的战争。”事实也正是这样。1932年,应多恩伯格的聘请,布劳恩参加到军用液体火箭研制的行列。德国在波罗的海附近的佩内明德村修建了一座大型火箭研制试验基地,布劳恩作为技术指导,从1933年到1936年先后研制成功A—1、A—2、A—3、A—4四种试验型火箭。随着德国纳粹分子称霸世界野心的膨胀,火箭作为杀人武器在战争的道路上越来越跨近了。
1944年6月13日凌晨,在英国伦敦上空突然响起了可怕的爆炸声。随后,嗡嗡的呼啸声不断,一个个火球从空中落下,立刻爆炸燃起大火,人们惊恐万状,不知发生了什么事情。原来这是德国发射的V—1火箭。V—1火箭是一种飞航式导弹,它的飞行距离约240公里,携带装有700千克普通炸药的弹头,这在当时是一种令人闻声丧胆的恐怖武器了。在3个月内,共有2000多枚V—1火箭落在英国领土,造成上万幢房屋焚毁,2万多人伤亡。同年9月8日傍晚,伦敦突然遭到更猛烈的空袭,德国使用了威力更强的V—2火箭。这是有史以来世界上投入战争的第一枚弹道式导弹。这种采用液体火箭发动机的V—2导弹重13吨,长14米,最大直径165米,最大飞行速度每秒17公里,射程320公里。这种导弹载有重1吨普通炸药的弹头。在半年之内,德军在战争中发射V—2导弹共4320枚,其中对英国发射了1402枚,落到伦敦市区的有517枚,造成和平居民无辜死亡,财产巨大损失,带来难以估计的灾难。据说,当V—2导弹首次从荷兰海牙郊区隐蔽的丛林中发射,飞越英吉利海峡击中伦敦后,布劳恩不无感叹地自言自语说:这枚导弹性能良好,只是降落在了错误的星球上。所以,后来人们称V—2火箭是令人失望的成功。
但是,这种被称为“神奇武器”的V—2火箭,也未能挽救德国法西斯的覆灭命运。火箭不应该用作战争的工具,而应成为打开宇宙大门的钥匙。
九、开辟新的航天时代
迄今为止,人类只有借助多级运载火箭,才能实现太空飞行。因为根据现有火箭推进剂性能和技术水平,用单级火箭尚达不到所需的第一宇宙速度,因而无法把人造天体送入空间轨道运行。德国在战争中使用的V—2火箭,如果将火箭组合起来进行“接力赛跑”,使它变成多级火箭,飞行速度就有可能从每秒17公里增大到每秒79公里,就具备发射人造地球卫星的能力了。这就是说,V—2火箭的出现,本来可以表明,人类距离飞出地球引力的门槛已经近在咫尺,遗憾的是航天史却走了一段战争的弯路。
第二次世界大战结束后,前苏联和美国作为两大获胜国家,都看中德国V—2火箭的技术的发展前景,相互争夺这一战利品。美国抢先下手,俘获佩内明德火箭基地的130多名主要研究人员,其中包括著名火箭专家冯·布劳恩等人,同时缴获100枚V—2火箭实物。前苏联却晚到一步,只得到剩下的一些V—2火箭资料、设施和普通工程技术人员。这两个国家的火箭技术原先都各自已有一定基础,现在有V—2火箭可资借鉴,如虎添翼,如鱼得水,它们在相互竞争中领先登上了太空舞台。战后,美国和前苏联相继提出了研制人造地球卫星计划。1945年9月,美国陆军航空局发表《向着新的地平线》的报告,宣布“在近期发射人造地球卫星是可能的”。随后,美国海军航空局也提出了“应该优先推进人造地球卫星计划”的意见。由于火箭作为运载工具,是发射人造卫星的必不可少的前提,因此,1946年美国空军制订边缘计划,提出首先发展运载火箭,然后到1951年发射人造卫星。尽管美国军方在继续研制导弹武器的同时,把发展人造地球卫星的空间探测提上日程,但没有政府的支持,进展缓慢。直到1955年7月29日,美国政府才正式批准了人造卫星研制计划。前苏联的卫星发展一直处于秘密状态。1946年,前苏联成立有火箭科学研究所。1947年至1948年,在运载火箭总设计师谢·科罗廖夫和人造卫星总设计师米·吉洪拉沃夫的主持下,解决了卫星运载工具的理论问题。1955年8月30日,前苏联人造地球卫星委员会成立,1956年1月30日正式作出研制人造地球卫星的决定,开始全面展开研制工作。
1957年7月1日到1958年12月3日是国际地球物理年,世界各国的许多科学家呼吁发射一颗人造地球卫星,开展宇宙空间研究活动,进一步揭示地球及其周围空间的奥秘。1957年初,美国一家报纸透露,在国际地球物理年内将发射一颗小型科学卫星。这一消息传到前苏联,立即引起科罗廖夫的极大重视,他权衡利弊之后,立即写报告要求赶在美国之前发射第一颗人造卫星,以便在空间探测领域取得领先地位。前苏联政府很快批准了科罗廖夫的报告,下令不惜任何代价加紧研制运载火箭和卫星的工作。一切在秘密进行。
伴侣一号
1957年10月4日,对研制人造卫星从未透露信息的前苏联却通过塔斯社发表声明:“从前苏联领土上成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。”消息不胫而走,世界为之震惊。接着,人们从广播中收听到这颗卫星在太空中发出的“噼啪”无线电信号声,真实地感到人类航天时代已经来临。这颗被称为“伴侣1号”的人造卫星重836千克,近似球形,直径58厘米,由铝合金制成,以每秒8公里的平均速度在椭圆轨道上环绕地球运行。它的轨道远地点为950公里,近地点为230公里,绕地球一周的时间为96分钟。第一颗人造卫星在太空轨道上运行3个月,于1958年1月4日坠入大气层途中烧毁。它的寿命虽然短暂,但由于是第一次向地球引力挑战获得成功,成为第一个派往太空的地球的使者而名垂史册。从此揭开了人类航天活动的序幕,开创了宇宙航行的新纪元。