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神舟:载人航天的故事-第2部分
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航天之路的先驱：法国的埃斯诺贝尔特利
埃斯诺…贝尔特利像
埃斯诺…贝尔特利1881年11月8日出生于巴黎。他的父亲是一位纺织机械制造商。由于受到父亲的影响，他的孩提时代就对机械问题发生了浓厚的兴趣。
1902年，埃斯诺…贝尔特利获得了他的第一项发明专利，同一年，他大学毕业并投入了丰富多彩的科学研究和技术发明活动。
大约在1907年，埃斯诺…贝尔特利开始进行航天学理论研究，为广泛传播航天学思想，他于1912年2月和11月分别在俄国的彼得堡和法国巴黎物理学会发表演讲，宣传他的航天学理论。他的演讲定性地描述了火箭的工作和飞行原理，推倒出了火箭在真空中运动的方程，求出了火箭的逃逸速度：千米/秒。他又研究了月球火箭、火星火箭和金星火箭。
人们通常把航天器达到环绕地球、脱离地球和飞出太阳系所需要的最小速度，分别称为第一宇宙速度、第二宇宙速度和第三宇宙速度。
第一宇宙速度（V1）即航天器沿地球表面作圆周运动时必须具备的速度，也叫环绕速度。照力学理论可以计算出V1＝千米／秒。航天器在距离地面表面数百公里以上的高空运行，地面对航天器引力比在地面时要小，故其速度也略小于V1。
当航天器超过第一宇宙速度V1达到一定值时，它就会脱离地球的引力场而成为围绕太阳运行的人造行星，这个速度就叫做第二宇宙速度（V2），亦称逃逸速度，大小为千米／秒。由于月球还未超出地球引力的范围，故从地面发射探月航天器，其初始速度不小于千米／秒即可。
从地球表面发射航天器飞出太阳系所需的最小速度，叫做第三宇宙速度（V3）。按照力学理论可以计算出第三宇宙速度V3＝公里／秒。需要注意的是，这是选择航天器入轨速度与地球公转速度方向一致时计算出的V3值；如果方向不一致，所需速度就要大于千米／秒了。可以说，航天器的速度是挣脱地球乃至太阳引力的惟一要素，目前只有火箭才能突破宇宙速度。
这篇演讲当时引起很大的震动，但大部分人的反映是怀疑和否定。然而，这却是一篇基于科学理论做出的严密的科学预言，几乎不带有任何幻想的成分。它同齐奥尔科夫斯基1903年发表的那篇论文具有同等伟大的意义。他们的这些论文被看作是航天学诞生的标志。
1928年2月1日，埃斯诺…贝尔特利还同法国银行家安德烈？路易？赫尔共同创设了航天学REP…Hirsch奖，以鼓励那些对航天学理论和实践做出巨大贡献的人。第一届REP…Hirsch奖授给了德国航天先驱奥伯特。
1930年，埃斯诺…贝尔特利把他过去20多年的研究成果进行了全面系统的总结，出版了《航天学》一书，论述了火箭发动机、宇宙飞船以及太空飞行的各个方面的问题。这部著作涉及面广、内容丰富、论述透彻、结论明确，被誉为航天学的百科全书。
埃斯诺…贝尔特利的研究工作涉及的领域十分广泛。他研究过冶金、电子、磁学、液压、热力学等。他一生中曾获得了200多项专利，在科学技术领域取得了非凡的成就。
埃斯诺…贝尔特利也是幸运的，他生前看到了他的许多航天学思想和理论得到应用和实现，他还有幸看到世界第一颗人造卫星发射成功。1957年12月6日，埃斯诺…贝尔特利在法国去世，享年76岁。那一天，在大西洋彼岸的美国卡那维拉尔角，美国在发射其第一颗人造卫星时发生了震动世界的大爆炸。这也许是上帝有意为埃斯诺…贝尔特利安排的一次隆重的葬礼。
航天之路的先驱：美国的罗伯特·戈达德
罗伯特·戈达德像
液体火箭是齐奥尔科夫斯基、埃斯诺…贝尔特利等火箭与航天先驱者所极力倡导的。但由于条件所限，他们没有完成液体火箭的研制，而只能进行一些理论研究。20世纪20年代初，另一位航天先驱罗伯特？H？戈达德终于研制成功了液体火箭。由于他的非凡工作的影响，很快在世界范围内，掀起了火箭研究热潮。十几年后，液体火箭便达到了实用化。
戈达德1882年10月5日出生于美国马萨诸塞州的伍斯特城的一个新英格兰后裔家庭。戈达德的父亲厄内姆？戈达德思想开明且具有创造才能。他们家很早就安装了电灯，并买了当时还算是奢侈品的留声机。这两件东西几乎使幼年的戈达德完全着了迷，少年戈达德的脑子里经常会冒出一些奇思异想，对未知世界的强烈好奇心使戈达德在学习上刻苦努力。由于喜欢追求新奇的东西，他一直热衷于阅读美妙的科学幻想小说，凡尔纳的《从地球到月球》以及威尔斯的《星际战争》使他的少年时期就对太空飞行无限渴望。
1904年，22岁的戈达德考入伍斯特综合技术学院。他把志向定在自己喜爱的物理学上。他的丰富想像力和好奇心在学校里是出了名的。1908年他在该校毕业，获科学学士学位，不久，他又进入克拉克大学攻读硕士学位，1910年获硕士学位，第二年又获得了博士学位。此后，他的主要精力都用在了火箭研究上。他当时的笔记本上写下了大量研究心得、数学计算和公式推导，形成了火箭运动理论的初步框架。
1921年12月，戈达德完成了第一台液体火箭发动机的研制，下面是之后戈达德液体火箭研究所取得的里程碑式的成就：
1925年12月6日，火箭发动机成功点火工作了24秒；
1926年3月26日，第一枚液体火箭发射试验成功；
1926年4月3日，第二枚液体火箭发射试验成功，飞行高度16米；
1929年7月17日，第四枚液体火箭发射试验成功，飞行了53米；
1930年12月30日，第五枚液体火箭发射试验成功，飞行高度600米；
1932年4月19日，首次采用陀螺控制燃气舵的火箭飞行试验成功；
1935年3月8日，安装降落伞的火箭试验试验成功并首次超过音速；
1935年3月28日，液体火箭飞行高度达到1450米；
1935年5月31日，首次在火箭上安装了高度计，飞行高度达到2330米；
1935年12月17日，液体火箭发动机在工作时推力达到了214千克；
1941年1月6日，新的发动机的推力达到了447千克；
戈达德在液体火箭理论和试验方面取得了巨大的成就，但从另一个方面讲，戈达德从1926年发射成功第一枚液体火箭，到1941年已整整15年，这么长时间的辛勤努力换来得成就并不令人满意，影响他取得更大成就的原因之一是他本人对自己工作过于保密，不肯对外界透露工作的任何细节和遇到的困难。
戈达德的一生是坎坷而英勇的一生。他所留下的报告、文章和大量笔记是一笔巨大的财富。对于他的工作，冯·布劳恩曾这样评价过：“在火箭发展史上，戈达德博士是无所匹敌的，在液体火箭的设计、建造和发射上，他走在了每一个人的前面，而正是液体火箭铺平了探索空间的道路。当戈达德在完成他那些最伟大的工作的时候，我们这些火箭和空间事业上的后来者，才仅仅开始蹒跚学步。”
航天之路的先驱：德国的赫尔曼·奥伯特
赫尔曼·奥伯特像
晚于戈达德12年的赫尔曼·奥伯特于1894年6月25日出生于特兰西瓦亚，该地当时属奥匈帝国，现在位于罗马尼亚境内。在他12岁的时候，就因凡尔纳的《从地球到月球》的影响而迷上了星际旅行。1913年他到慕尼黑学医学，但第一次世界大战中断了他的学业。
第一颗人造卫星
从1919年开始，奥伯特认真钻研物理，他阅读了所有他能找到的关于火箭和宇宙航行的著作，其中包括齐奥尔科夫斯基的著作。1922年他向海德堡大学提交了题为《飞往星际空间的火箭》的论文。虽然有粗糙的科学数据来显示其可能性，但论文被断定是不切实际的。
从1924年到1938年，奥伯特在特兰西瓦亚的一所中学里教数学和物理。但他对火箭的兴趣没有丝毫减退。当时有一部电影《月宫女郎》需要一架火箭，为此导演找到奥伯特，希望他能制作一个。虽然这个计划最终没有完成，但它却激发起了一批天才人物的想象力。1927年，一批热情的支持者成立了星际航行协会。
奥伯特的工作虽然他没有直接参与发展后来的A…4火箭发动机，也就是著名的V…2火箭，但A…4火箭却完全是以他的理论框架为基础的。战后，奥伯特留在德国，并回到他的家乡住了一段时间。1951年，他离开德国到美国与布劳恩合作，共同为美国空间规划努力。这期间他写了两本书，一本是对十年内火箭发展的可能性做展望，另一本谈到了人类登月往返的可能性。1960年奥伯特退休后回到德国，大部分时间用来思考哲学问题，这也许是许多德国科学家的习惯。奥伯特于1989年12月去世，享年95岁。
奥伯特的主要贡献是理论上的，他建立了下列条件之间的理论关系：燃料消耗、燃气消耗速度、火箭速度、发射阶段重力作用、飞行延续时间和飞行距离等。这些关系对于火箭的设计是最基本的因素。更多地作为一个理论家，而不是一个实验家，奥伯特影响了整整一代工程师。作为航天事业的奠基人之一，他受到的称赞是当之无愧的。
进入太空（图）
该图是阿波罗13号飞行时所拍月球表面的齐奥尔科夫斯基月坑
地球夜间的景象
伴随着戈达德博士液体火箭的升空，人类揭开了航天时代的序幕。20世纪20～30年代在航天先驱的影响和激励下，欧美等许多国家自发成立了有关火箭研究和太空飞行的研究协会或相关组织。这些火箭协会和研究组织在成立的初期，基本上都没有得到官方的资助和支持，但他们仍在极端困难的条件下，进行了大量的火箭研制和航天学理论的发展工作，为液体火箭的发展做出了很大贡献。在航天学基本理论建立直至二战中德国液体火箭技术高峰这一段时间这些组织起到了重要的承上启下作用。
德国星际航行协会
1927年，一批热情的支持者成立了宇航协会。协会在布雷斯劳的一家啤酒店里召开了具有历史意义的第一次会议。会议的宗旨是要开展震惊世界的火箭研制工作，而协会本身则成了培养打开宇宙大门的人才的基地。协会人才济济，第一任会长是谦虚诚恳的温克勒，还有克里斯·里迪尔。年轻的天才冯·布劳恩在其18岁的时候也加入了该协会。宇航协会的成员们在设备十分简陋的情况下开始了他们的火箭研究工作。早期的试验很粗糙，也带有一定的危险性。冯·布劳恩曾对他们早期的一次发射有所描述：“里迪尔担当了这个颇有危险的任务，即把泡在水桶中的小喷管点燃。在火箭的冲力达不到的地方设置了一个挡板，里迪尔需要把一块浸过汽油点燃后的布片扔到喷着气体的锥形喷管上去。接着在发动机发出震耳的怒吼声前，就迅速隐蔽在挡板之后。这需要相当的敏捷，但是对于里迪尔这样一位超过196磅的大个子来说，他当时表现出的敏捷简直是奇迹。”
火箭发射成功也是一个奇迹。1930年8月，奥伯特成功地运转了他的锥形喷管发动机。此后，协会致力于建造一枚最小型火箭，它被称为“米拉克”。米拉克并没人满意，协会会员于是设计了一系列“推力器式”火箭。1931年5月，推力器式火箭试飞成功。火箭升高61米，飞行距离为610米。
尽管获得这些成功，宇航协会的火箭飞行场却面临被关闭的危险。当时的德国陷入经济萧条，协会成员的境遇也一落千丈。能使火箭研究得以继续的惟一出路就是依靠军方的雄厚资本和独到条件，而陆军当局出于战争上的考虑对火箭表现出相当的兴趣。从此，火箭研究逐步转于陆军控制之下，而宇航协会也就逐渐瓦解了。
德国星际航行协会所作的大量基础工作及所造就的火箭专家最终对德国战时火箭研制做出了巨大的贡献，使得战时德国的火箭研究和远程火箭技术达到了第二次世界大战结束前的世界最高水平。
第一次世界大战后德国作为战败国，由于《凡尔赛和约》的限制不能大规模发展作战飞机、坦克、大炮和机枪等军事装备，尤其对陆军装备的限制更加严格，这就促使德国军队寻找新的武器系统而又不受和约条款的限制，因此早在二十年代德国陆军就开始筹建官方的火箭研制组织，抽调专人研究火箭的未来发展潜力和用于战争的可能性。由于有了政府的支持，这就有了其它国家无法比拟的优越性，同时，德国陆军多方寻求研究人员，从研究机构调集技术骨干，最终促成德国火箭技术的飞速发展。
在陆军炮兵局卡尔·贝克尔少将的主要支持下，1930年陆军部召开了正式的火箭武器研制会议，标志着德国官方军事火箭计划的开始。在负责火箭具体研究工作的多恩伯格上尉的努力下，德国星际航行协会的一批研究人员，如冯·布劳恩、鲁道夫·内贝尔、克劳斯·里德尔、瓦尔特·里德尔等也加入了该计划，最终于1932年底组成了由多恩伯格、冯·布劳恩、瓦尔特·里德尔和海因里希·格鲁诺所领导的火箭研究小组，并于1936年至1938年建立了著名的佩内明德火箭基地。该研究小组成立后，设计或生产了“集合体”系列火箭（A…1~A…12），其中A…4即二战末期德国所使用的V…2导弹。
导弹与火箭的区别：我们平常所说的火箭是指以火箭发动机为动力的飞行器，而导弹则是指带有战斗部（如各种弹头）的可控制火箭。
“我们证明了利用火箭原理进行太空飞行是切实可行的，这在科学技术史上有着决定性的意义。除了陆地、海洋和空中交通外，现在还可以加上无限广阔的宇宙空间作为未来洲际航行的一个中介。这是宇宙航行新纪元的曙光。”
——1942年10月3日多恩伯格在A…4火箭发射成功庆祝酒会上的演讲
在研究A系列火箭的过程中，冯·布劳恩等人以科学家的态度同时在进行着认真的太空探索，他们利用军队的拨款，进行了大量的空间飞行尝试。在二战后期冯·布劳恩、多恩伯格等人曾制定了有关载人宇宙飞船的机密计划——“小组计划”即A…9和A…10计划，在该计划中不仅希望设计大型的洲际弹道导弹，而且探索了载人飞行运载工具的问题。这些专家还设计了航天运载火箭，他们曾经设想在A…9基础上，加装一个大型火箭，从而使火箭达到3级推进，估计就可以将一个驾驶员舱送入轨道。虽然这些设想由于战争的变化都不可能得到实现，但已经为航天技术提供了一种可行的方案。
二战后西方各国由于看到V…2导弹在战争中的威力，因此不同程度的开展了洲际导弹的研究计划，尤其美苏两国出于各自利益需要，在导弹和航天领域展开了激烈的竞争。
苏联战前的火箭技术在各方面已经有了重大突破，拥有一批火箭专家，这就为战后苏联火箭、导弹和航天技术的发展奠定了良好的基础。同时由于“冷战”格局的逐渐形成，苏联所制定的战略思想中对当时各项具有军事意义的新技术，包括火箭技术给予了高度的重视。为了发展核威慑力量，苏联制定了发展洲际弹道导弹的计划，通过对德国V…2导弹的研究和仿制，苏联开始研究设计自己的洲际导弹，最终于1957年8月21日成功的发射了P…7（P为俄文“胜利者”第一个字母）洲际导弹。因为洲际导弹的出现在很大程度上要依赖于火箭技术的发展，所以它的成功在客观上也为发展航天事业直接或间接的奠定了重要的技术基础。接着由科罗廖夫为主的研究小组为了发射人造卫星并达到第一宇宙速度，对P…7导弹进行改进，研制成功了斯普特尼克（Sputnik）号运载火箭。1957年10月4日晚，这枚火箭携带着世界上第一颗人造地球卫星斯普特尼克l号（C∏…1）在苏联的拜科努尔航天发射场发射成功，标志着人类航天时代的真正到来。
当年苏联第一颗人造卫星发射的主要目的是进行洲际弹道导弹发射试验。这次洲际导弹发射试验失败，可在太空中却丢下一个83千克的小玩意。这个小玩意在轨运行了92天，给苏联带来了无比的荣耀。
人造地球卫星是环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，简称人造卫星或卫星。通信及广播卫星、对地观测卫星和导航定位卫星，都是开发相对于地面的高位置空间资源的航天器，这类航天器一般又称为应用卫星。应用卫星是直接为国民经济、军事和文化教育等服务的人造卫星，是当今世界上发射最多、应用最广泛的航天器。
在苏联开展战略导弹、运载火箭和人造卫星计划这一期间，美国同样在进行着航天技术的探索，国防部、陆海空三军以及一些科学机构开展了多项导弹、火箭及卫星计划，先后就人造卫星的运载火箭研制的可能性和潜在的科学技术及军事价值进行了广泛的研究和讨论。但一方面由于美国政府及军事机构在发展�
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