书城童书我的第一本航天科学探索发现全纪录
6775700000015

第15章 重大发明与发现(2)

镇海、宁波失守使道光帝大为震怒,皇侄奕经于10月18日奉旨出征。1842年3月10日,奕经分三路反攻宁波,镇海等地,由于英军早有准备,反攻失败。英军在两地都使用了火箭,参与进攻宁波的四川守备王国英被火箭击伤。3月15日,英军攻陷大宝山。驻守大宝山的副将朱贵率领部下固原提500人拼死抵抗,不幸咽喉中火箭牺牲,部下阵亡436人。3月16日,奕经下令撤兵。4月14日,在定海殉难的处州总兵郑国鸿之子郑鼎臣以父仇未报为由,不肯撤兵,他率领火攻船袭击停泊在定海道头港的英舰。战斗中,一艘英国火箭舢板发射火箭攻击清军船只,结果提前引燃了火攻船。这次战斗清军小胜,焚毁舢板数艘,奕经立刻上奏以邀功请赏。之后又接连报功,声称焚毁英军舢板,缴获大量火箭。然而就在4月18日,英军又攻下了乍浦。二百余名八旗官兵在隆福率领下死守天尊庙,接连打退英军四次进攻。最后,英军使用火箭攻击,清军除50余名伤员被俘外,隆福等人全部英勇牺牲。

6月16日,吴淞失陷。英军在攻打吴淞炮台时对江南提督陈化成的指挥所发射了火箭,一名知县被火箭击中了手臂。7月21日,镇江失陷。此战在第一次鸦片战争诸多战役中最为惨烈,英军的燃烧火箭和火箭霰弹在此大施淫威,许多目击者对此印象深刻。不久后,道光皇帝无心再战,下令议和。第一次鸦片战争结束。

1856年10月,英、法在俄、美支持下联合发动了第二次鸦片战争。一年多后,英法联军使用舰载火炮和火箭,不分昼夜地攻击广州,广州城东南东北一带城墙多处被轰塌。同时,英法登陆部队在北门外发射火箭攻击城北炮台,使广州城腹背受敌,广州城内多处起火。1858年5月20日,北上的英法联军攻占了大沽炮台,战斗中,英法联军对炮台发射了火箭。之后,联军舰队驶至天津。由于载着火箭的英法船只害怕火攻,所以他们所到之处只要见到有柴草垛或可疑船只就用火箭烧掉。在天津一带,大量民船因此被毁。

1860年9月18日,北京通州张家湾一带杀气冲天,蒙古科尔沁亲王僧格林沁亲率大军在此阻击来犯的英法联军。中午时分,两军接近,清军阵地上立刻枪炮齐发。紧接着,僧格林沁一声令下,大批蒙古铁骑排山倒海般地冲向联军。忽然,只见联军阵地上烟尘四起,火光冲天,一排排火箭弹拖着红色的尾焰,呼啸着扑向清军。这些火箭落地爆炸,燃起了熊熊大火,蒙古骑兵脚下的草地顿时成了一片火海,受惊的战马载着惊慌失措的骑手四处逃散,一些骑兵甚至冲向了自己的步兵,清军顿时阵形大乱,被迫后撤。一个月后,英法联军直扑北京城东北郊,火烧了“万园之园”圆明园。这年10月,英法联军攻入北京。不久后,清政府与英法签订和约,第二次鸦片战争结束。

经过两次鸦片战争的失败后,清政府中的“洋务派”在全国各地掀起了“师夷长技以制夷”的改良运动,主张利用西方先进生产技术,强兵富国,摆脱困境。从1867年开始,李鸿章开设的江南机器制造局和金陵机器制造局开始批量生产近代火箭。但就在中国引进西方技术生产近代火箭时,这种武器却已经过时,中国近代火箭就这样姗姗来迟而又转瞬即逝了。中国的火箭,最终也只好伴着整个民族的命运,躺倒在了百年昏睡的长梦之中。

尽管我们的祖先发明了火药、火箭,尽管欧洲人在我国发明火箭的几百年后才学会使用火箭,但由于长期的封建统治,致使中华民族的聪明才智得不到充分发挥,科学技术因而停滞不前,最终在鸦片战争时期深受火箭之害。这一史实告诉我们:攀登科学顶峰应该永不停歇,处于逆境更需发愤图强。

“终极武器”V-2火箭

众所周知,德国在第一次世界大战中是战败国。因此按凡尔赛和约规定,对德国的军备进行限制,不准它发展重炮和坦克等常规兵器。但国际组织的首脑们却恰恰忽视了一个重要的问题:限制德国武器发展的项目中没有火箭。于是,狡猾的德国陆军于1930年奉命接受了秘密研究液体火箭的任务。1942年,希特勒指望用来摧毁英国和美国的“终极武器”诞生了,纳粹德国的宣传部长戈培尔特意替它取了个名字:“V-2”火箭。“V”在英语中是胜利的意思;而在德语中则是“复仇”的第一个字母。

“V-2”火箭的设计者是被称为“现代航天之父”的冯·布劳恩。他从小对天文和火箭极有兴趣。1930年,冯·布劳恩进入柏林大学,成为德国火箭专家、现代航天学奠基人之一奥伯特的学生。一天,正当布劳恩与大学火箭俱乐部的成员们做新型火箭试验时,有3名德国军方的代表来看他们的试验。试验给军方代表留下了深刻印象,他们许诺给布劳恩提供研究经费,条件是布劳恩必须严守秘密,只能将研究成果交给军队。就这样,布劳恩成了一名不穿军装的军方研究人员,而火箭研制也被纳入军方控制之下。原来,重整军备的纳粹德国为规避《凡尔赛和约》中对远程大炮的限制,转而寻求其他远程武器。在军方的强力支持下,布劳恩团队的研究进展很快。1933年1月,通过克服许多困难而研制成功的一台液体火箭发动机在60秒内持续生产了140千克推力,引起了轰动。但接着就是失败和爆炸,当分析失败原因时,一位发明家说:“现代发明主要是把已知的、现成的部件组合起来。”布劳恩颇受启发,他招集了焊接专家、阀门技工、仪器制造匠、固体火箭技师,并把他们组织起来。在静态试车台上,一台以液氧-酒精为燃料的液体火箭发动机达到了300千克推力。但用在真正的火箭上,摆动和平衡问题十分重要,布劳恩设计了一个大飞轮,充当陀螺仪,保持火箭的稳定飞行,但随后研制发射的H-1液体火箭却爆炸了。由于布劳恩和他的同事已经积累了丰富的火箭事故分析经验,所以原因很快就找到了。

1937年4月,布劳恩选择了德国和波兰的界河—奥德河不远处一个叫“佩内明德”的地方作为自己的火箭试验基地。两年后,布劳恩在佩内明德岛火箭试验场会见了希特勒。希特勒详细询问了火箭构造,并提出了具体意见,他盘算着怎样把火箭纳入他的战争计划。

第一枚V-2火箭于1942年春天发射,仅1秒后就因燃料系统故障而坠落爆炸。第二枚V-2飞行了45秒由于仪器舱强度不足而空中解体。经过改进的第三枚V-2在1942年10月2日发射,取得了完全的成功。它上升到85公里的高度,射程达190公里,基本实现了设计要求。德国首领们一下子成了“火箭迷”,希特勒希望用V-2的优势袭击英国,以报盟军轰炸之仇。

正当V-2导弹决定要大批量生产时,英国空军分析人员和间谍终于发现了佩内明德,丘吉尔明白火箭事关重大。1943年8月17日,571架盟军重型轰炸机轰炸了佩内明德,严重破坏了V-2的科研和生产设施,几家配套工厂也同时遭到了轰炸。希特勒不得不把火箭工厂转入地下,在诺德豪森市的一座巨大的山洞工厂里开始大规模生产V-2导弹,工厂大量使用战俘和集中营囚犯。1944年春天月产300枚,后来增加到了900枚,几家零部件厂也迁到附近,大量V-2导弹就这样被制造出来了大批量生产的V-2单价是3.8万马克,而当时一架战斗机的价格是50万马克。

当时德军的败局已定。但是,希特勒还要做垂死挣扎。1944年9月8日,德军“秘密武器”V-2火箭正式登场了。这天傍晚,伦敦的市民们正准备坐下来吃晚餐,突然一枚火箭从天而降,一声巨响之后,有十几个人伤亡。这种新“炸弹”,使英国首都市民在心理上惊恐万分。纳粹军队将V-2火箭隐蔽在荷兰海牙郊区的丛林中,向英伦三岛发动大规模的袭击。

V-2火箭可在地面用无线电控制,或用安装在火箭上的加速装置控制,是一种威力巨大的弹道式导弹。火箭全长14米,直径1.65米,有四片尾翼。起飞重13吨,发动机推力26吨,能把1吨重的弹头送到260公里远,发动机熄火时速度达到每秒1.6公里。德国火箭部队采用垂直发射的方式,在发射时,用类似高高竖起的石油钻井架将火箭安装在发射台上。火箭穿过大气层飞抵目标,其飞行的轨迹,绝大部分为自由抛物线轨迹。再加上飞行速度快,只要四五分钟即可达到袭击目标,落地之前又听不到声音,因此当时无法防御。

从1944年9月8日首次使用到1945年3月27日最后攻击,纳粹德国总计发射了大约3000枚V-2火箭,主要攻击英国伦敦等盟国目标,造成了7250名盟国军民死亡,其中伦敦市民死亡2754人,受伤6523人。1945年5月,用于V-2火箭水下发射的弹仓制造完毕。如果不是德国战败,按照希特勒的计划,美国纽约将成为德军潜射V-2火箭的目标。

V-2火箭理所当然引起了盟军的高度注意,战后美苏两国更是想方设法获得其材料、设备和人员。美国比较幸运,由于较早得知V-2火箭的情报,美军先下手为强,于1945年5月22日发动特别行动,抢占了位于德国巴伐利亚州纳蒙的V-2火箭生产基地,根据雅尔塔协定,该地区应由苏军占领和管理。到1945年5月31,美军动用了300节火车车皮和13艘轮船,将近100枚V-2火箭及全部设计图纸、生产设备和人员抢运一空。等1945年6月1日苏军达到该地区时,只剩下了空空荡荡的厂房。更幸运的是,德国火箭计划鼻祖布劳恩决定带领其研究团队向美军投降。这支包括几乎全部德国火箭精英在内的400人队伍成为了美国空间技术的奠基力量。苏联在获知V-2火箭消息后,也开始有意识地搜寻所占领的德国境内V-2火箭材料和设备。1945年7月左右,一些遗留的V-2火箭材料和人员被找到,并于1946年迁往俄罗斯,与苏联已有的火箭研究人员组成了约250人的火箭研究队伍。此外,日本、英国和加拿大也得到了一些V-2火箭。截止2005年,大概还有20枚以上的V-2火箭被保存了下来,分别陈列于澳大利亚,法国,德国,英国和美国的博物馆里。

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。虽然德国的V-2火箭在战争中扮演了极不光彩的角色,但它在技术上实现了宇航先驱们的设想,使人类向征服太空跨近了一步。V-2火箭的出现对现代大型火箭的发展起了承上启下的作用,在世界航天发展史上是一个重要的里程碑。

宇航圣地拜科努尔

在哈萨克斯坦共和国南部人烟稀少的半沙漠地带,有一块占地4.6万平方公里的军事禁区。在长达近半个世纪的岁月里,这块地方始终有重兵把守,人们进出需特别通行证。这个充满神秘色彩的地方便是拜科努尔宇航基地,它是世界上最大的航天发射基地。半个世纪中,从这里发射了约2500枚火箭,把3000多个航天器载入轨道,将130位宇航员送上太空遨游。作为人类进军宇宙的圣地,拜科努尔曾有过辉煌的过去。它曾创造过人类宇航史上三项第一:1957年,成功发射了人类第一颗人造卫星;1961年,它完成了将人类首次送入太空的壮举;1963年,它将人类第一个女宇航员送入太空。这三个第一奠定了它在人类征服宇宙的史册上不朽的地位。

拜科努尔原是哈萨克大草原上的一座农庄,这里生存条件十分恶劣,夏天气温高达45℃,常伴强风和沙尘暴,冬天气温低到-40℃,常有暴风雪降临。1955年6月2日,苏联武装力量总参谋部下令组建拜科努尔宇航基地。此后的十年里,基地实施了一系列由苏联火箭之父科罗廖夫主持设计的洲际弹道导弹试验开发计划。从60年代中期到70年代中期,基地试验并生产了一系列新型运载火箭,从“飓风2号”、“联盟”系列到重型运载火箭“质子”等。世人瞩目的“联盟”号系列“宇宙飞船”、“礼炮”号系列轨道站、登月器、金星探测器和苏联首架航天飞机也都是从这里发射升空的。

拜科努尔也曾有过悲伤的时刻。1960年12月24日,在发射P—16型洲际弹道导弹时,准备发射的导弹突然发生爆炸,99名现场工作人员中,有77人当场丧生。

经过50多年的建设发展,拜科努尔航天中心已经拥有15个航天运载火箭发射设施、4个试验洲际弹道导弹发射装置、11个火箭和卫星装配测试大楼和3个航天燃料站。中心分为载人航天器发射区、大型运载火箭发射区和航天飞机发射区三个部分。每个发射区都配有运输起竖车、燃料加注设施、发射控制室、发射台和服务塔等。

载人航天器发射区在发射场的北部偏东,有3个主要发射阵地和技术阵地。在“联盟”号飞船发射阵地,最著名的是加加林发射台,1955年建成后发射了第一颗人造卫星和第一艘载人飞船,至今仍是发射“联盟”号载人飞船最繁忙的发射台之一,在它的发射架支柱侧面绘有396颗黄星,表示它历次的发射纪录。

大型运载火箭发射区位于发射场的西北部,主要发射不载人航天器。其中主要是质子号运载火箭发射阵地,这里发射升空的有礼炮号、和平号空间站及其对接的实验舱;还有地平线号、荧光屏号地球同步轨道通信卫星,格罗拉斯全球定位导航卫星等。质子号发射阵地由固定式发射台、可移动式服务塔、推进剂库和控制室等组成,在技术阵地可以同时装配6枚运载火箭。

航天飞机发射区位于发射场北部偏西,主要任务是用能源号运载火箭发射暴风雪号航天飞机。它有3座发射台,一号台用于发射不带航天飞机轨道器的能源号运载火箭,二、三号台基本相同,用于发射航天飞机。能源号运载火箭装配大楼长274米、宽160米、高40米;暴风雪号航天飞机总装大楼长300米、宽240米、高37米;能源—暴风雪号联合体检测大楼长240米、高60米,振动试验塔高100米。这些大型设施在空旷的草原上巍峨耸立,成为人类飞向太空的标志。