书城工业技术征服太空之路丛书:向太空进军
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第21章 太空探索传奇和太空开发设想(1)

在太空探索上,人类缔造了一个又一个奇迹,谱写了一个又一个传奇,取得了大量的有目共睹的成就。这些成就一方面得益于人类科技的极大发展和严密的科学指导,另一方面也来自于个人的不懈努力和无私付出,多方付出才创造出这样不菲的成就。在太空开发上,科学家们立足于取得科研成果和科学推断,制订出可行的且有意义的计划或构想,以求获得新的发现和启示。

人类首次突破音速飞行

音速是声波在空气介质中传播的速度,飞机的飞行速度超过音速称为超音速飞行。超音速飞行曾是人类梦寐以求的愿望。第二次世界大战末期,一些战斗机的速度已接近音速。在空战中,往往连续俯冲而使速度进一步增高时,整架飞机就会突然发生颤振,操纵舵变得非常沉重,驾驶员稍一修正,颤振加剧,紧接着就是飞机突然爆炸。1946年11月19日,英国试飞员哈威兰驾驶DH-108“燕子”试飞接近音速时,造成机身破裂,机毁人亡。当时一个英国科学家说:“音速……像是面前的一堵障碍墙。”于是,专业人士中出现了“音障”这个词。因此,突破音障,成为人们的一个飞行梦想。

1947年10月,明媚的阳光洒在木罗克大干湖上。湖畔,高高树立的雷达天线,不停地转动着。到处都是忙碌的身影。

太空探索传奇和太空开发设想这天,查克·耶格尔上尉将驾驶一架B-29型飞机飞上蓝天。B-29轰炸机是第二次世界大战中最大的飞机,能载10吨炸弹,所以素有“超级空中堡垒”的美称。可是,今天它肚子里可没有装弹,弹舱下是一架造型奇特的橘红色小飞机。这架被命名为X-1的火箭飞机,是美国贝尔飞机公司制造的冲击神秘“音障”的研究机。

年仅24岁的查克·耶格尔,1923年2月13日出生在美国弗吉尼亚州的米拉村。18岁那年,日本人偷袭珍珠港,他加入了美国陆军航空队。凭他的执著刻苦,两年后他得到了飞行徽章,很快被提升为上尉。不久他到欧洲参战,出击61次,13架德机葬身在他的炮火下。他没有什么“王牌”飞行员的招牌,虽然他早已超过击落5架敌机的标准。他有他的乐趣和志向,这就是飞行和飞机。

战争结束后,他到俄亥俄州德顿的莱特机场接受试飞员训练,因成绩优异而被选为X-1火箭飞机的试飞员。1947年8月6日,他第一次进行无动力飞行。B-29“母机”把他带到飞行高度放飞。他驾驶着那架X-1试验机靠惯性作无动力滑翔飞行。三周后,速度达到M0.85。又经过几次试飞,确定在10月14日进行超音速飞行试验。

10月11日夜,当耶格尔与夫人格莱尼斯骑马时,突然,路旁窜出一条狗,惊吓得马猛然一窜,把猝不及防的耶格尔摔在地下。幸好夫人无恙,当即扶他就医。经过医生的X光检查,断了两根肋骨。为了独享X-1试飞胜利的荣誉,他镇静地对医生说:“试飞就是我的命。我能为这点小伤不要命嘛!”医生跟当局商量后,决定让他参加3天后的飞行,也可以说,这是同意他用生命去与“音障”拼高低。

X-1试验机静静地挂在“母机”下。它翼展8.55米,身长9.45米,机高3.26米,圆滑的外形简直就是一枚炮弹。它是专门为突破“音障”设计的。它装载的混合燃料,只能维持150秒的动力飞行。由“母机”带它到空中投放,然后滑翔降落。设计者命名它为X-1,耶格尔却用爱妻的名字——格拉莫罗·格莱尼斯命名它,这不仅是感激她对自己的知遇之恩,还是表示自己对试飞这个冒险工作的赤诚与理解。

这是人类第一次超音速飞行的尝试,每前进一步都充满风险。其实,接近音速的危险性早为飞行员所熟知。

耶格尔在驾驶椅上坐定,穿起抗荷服。这种笨重的服装如同潜水服一样,一顶圆罩形的头盔,上面连着氧气管、无线电耳机和送话器等。超音速飞机1秒钟要飞行340米以上,以这样高的速度盘旋和俯冲时,由于离心力的作用,飞行员可能受到18倍重力加速度的过载,血流流不到头部,会引起黑视和昏厥。抗荷服可以自动充气,约束飞行员的腹部和下肢,防止内脏器官变形。

“检查仪表,准备!”

“最后5分钟,高度7800米!”

母机B-29上不断发来无线电指令。为了使X-1飞机在投放前获得必要的初速,笨重的轰炸机摇了摇身子,进入俯冲。

“10秒、5秒、3秒……投下!”

吊钩剧烈地震动了一下,耶格尔和X-1一起被投出,离开了B-29飞机的庇护。灿烂的阳光立刻射进小飞机的座舱。肋部骨折的伤痛和腰胸之间厚重的包扎,使耶格尔无法伸手抓住舱盖下方的闩锁,幸亏机械员想得周到,已给他装了一根两英尺长的把手。耶格尔操纵着X-1飞机,开始平稳地在空中滑翔。

“情况良好,启动!”

耶格尔迅速把飞机拉平,点着了火箭发动机。X-1飞机上装有4台火箭发动机,推力2700千克,使用的燃料是危险的液氢和酒精。第1台、第2台、第3台……4台发动机相继启动,激烈的爆音像雷鸣一般,飞机的尾部拖出一股长长的白烟,推开空气,像一支利箭猛烈地向前冲。

乘风驭气奔如雷。此刻的耶格尔,驾着X-1飞机,以每小时900多千米的速度在平流层飞行。深沉的暗紫色天幕上,无数的星星在不停地闪动,更增添了它的神秘色彩。坐在密封舱里的耶格尔,听不到惊雷似的吼声,只觉得有一只巨手将他紧紧地压向坐椅,眼前的速度计和马赫数计的指针不停地移动。

“M0.8、0.9、0.94”——飞机出现一阵颤动,升降舵不听使唤。耶格尔虽久经沙场,但心里也不免紧张,是不是那种可怕的“颤振”光临了。

地面指挥室内也笼罩着紧张气氛。X-1是当时美国空军的最大秘密,标志着最高科学水平。指挥员、科学家们通过雷达和自动仪器监视着X-1飞机的一举一动,通过无线电不时地发出指令,提醒耶格尔。

耶格尔很快恢复了镇静。他用改变水平安定面来操纵飞机。飞行速度继续增大,M0.97、0.98……突然,飞机停止了强烈的振动,马赫数计的指针稳稳地越过了1.0。耶格尔长长地吐出一口气。啊,X-1突破了“音障”。

这时,飞机的燃料几乎用完,身子变得轻盈了。可是它仍在加速前进,高度达到12800米,最大速度达到每小时1078千米,相当于马赫数1.015。B-29还在空中盘旋。小巧的X-1开始向着干湖返航。机轮刚一触地,飞机后面立即撒出一张阻力伞。

耶格尔踏出机舱的那一刻,兴奋的人们呼啦啦地围了上来,热烈地和他拥抱欢呼:

“啊,并没有什么空气墙!”

“啊,音速是可以超过的!”

妻子格莱尼斯手捧鲜花,眼含着热泪,向他跑来。耶格尔冲开人群,疾步向前,用力地拥抱着她,吻着她……

美国人突破音速飞行的消息轰动了全世界。

此后40年间,耶格尔在妻子的支持下,一直从事着他认为有刺激性的试飞工作。1948年3月26日,他驾驶同一架X-1达到每小时1540千米的最大速度,荣获1947年度航空技术最高成就奖——科利尔奖。1953年12月12日,他驾驶改进的X-1A飞机在22000米高度达到2600千米/小时的速度,相当于M2.44。1963年,他驾驶经过特殊改装的F104型超音速战斗机,为寻找克服飞机上的飞行动力缺陷的办法,冒生命危险在3万多米高空以两倍音速飞行,结果进入螺旋不能改出。飞机坠毁,他却奇迹般地死里逃生。

1982年6月,耶格尔开始担任诺斯罗普公司顾问,不久又亲自试飞了该公司研制的F-20出口战斗机。这是他飞过的第179种飞机,总飞行时间累计达11000小时。人们都称他是年龄最大、资格最老的试飞员。

知识点超音速飞行

音速也叫声速,指声波在媒质(介质)中传播的速度。音速不是一个固定的值,其大小因媒质的性质和状态而异。一般说来,音速的数值在固体中比在液体中大,在液体中又比在气体中大。音速的大小还随大气温度的变化而变化,在对流层中,高度升高时,气温下降,音速减小。在海平面,音速约为1224千米/小时。在航空上,通常用M(即马赫:物体运动的速度与音速的比值)来表示音速。超音速飞行就是指飞行器以1~5M的速度飞行。现代的军用飞机很多都是以超音速飞行的。

6次翱翔太空的英雄

美国佛罗里达半岛,坐落着美国最大的航天发射场——肯尼迪航天中心。她从1958年把美国第一颗卫星送入太空起,曾频繁地把人造地球卫星、宇宙飞船,还有“阿波罗”登月飞船送上无垠的太空,以辉煌的成果闻名于世。

1981年4月12日,世界航天技术史上新的一页,又要在这里揭开。第一架航天飞机“哥伦比亚”号将从这里启程,去周游太空。

航天飞机是世界上第一个可供重复使用的航天器,它将使往日的空间边疆,成为容易进出的圣地。它的首航,自然引起了人们极大的兴趣,而它的指令长——航天飞机的首席试飞员,将由谁出任,更为世人瞩目。

美国早就有合适的人选了。他就是51岁的老航天员约翰·扬。航天飞机是首次航天,可约翰·扬却是第5次上天旅行了,有人说是他交了“航天运”。其实,好运气历来只垂青有准备的人。约翰·扬1930年4月出生在旧金山市,自幼喜爱体育运动,曾是奥兰多中学足球队的首度后卫,航空模型小组的尖子,身体棒得像条公牛。同学们戏称他“约翰牛”。1955年,他以优异成绩获航空物理学学士学位后,一心向往空中生活,成了海军航空兵的试飞员,曾创造过不少飞行纪录。在空中生活的道路上,留下了值得回忆的脚印。

1962年4月,美国航空航天局为“双子星座”计划和“阿波罗”计划招收航天员。条件是身高不超过1.83米,年龄35岁以下,具有物理、工程或生物学学位,并有喷气式飞机的飞行经验。年已32岁,身高1.75米的约翰·扬毅然报名,这时他的条件并不突出,竞争形式不是很乐观:200多名申请者竞争为数不多的名额。经过航空航天局审查,有63人符合基本条件,进一步考查,剩下32人,后经休斯敦载人航天中心检查和评定,约翰·扬作为9名佼佼者之一,跨进了太空生活的门槛,成为美国第二批航天员。

1965年3月23日,约翰·扬和弗吉尔·格里索姆驾驶“双子星座”3号飞船进入太空。这是美国的第二代飞船的第一次载人飞行。飞船上载有16枚火箭,可用它们机动飞行,甚至改变轨道。约翰·扬和格里索姆驾驶飞船绕地球飞行了3圈,进行了上升、下降、前进、后退和左右转动等操纵,历时4小时53分钟,最后溅落在海面上。35岁的约翰·扬顺利地完成了他的第一次航天任务,踏上了航天事业的坦途。

尽管在1964年的10月前,苏联已实现了载3人的太空飞行,列昂诺夫又刚刚成为第一个在太空行走的人。但约翰·扬等完成的美国首次双人太空飞行,仍然使他们成为美国和世界上的新闻人物。他们的名字、照片,在他们返回地球后大量地出现在电台、电视台和报刊上。

有了这样的成功经历,他也踌躇满志,雄心勃勃。经过休整后,立即开始筹备第二次航天旅行。1966年7月18日,约翰·扬和迈克尔·柯林斯驾驶“双子星座”10号飞船第二次进入太空。在他们绕地球的43圈飞行过程中,完成了与运送他们的末级火箭阿金纳会合对接任务,并且从阿金纳末级火箭上取回了一个收集微流星的箱子。整个飞行历经70小时46分39秒,创造了载人飞船飞行时间的新纪录。