早在17世紀，牛頓就設想過物體如何繞地球做圓周運動：在高山上架設一尊威力無比的大炮，如果炮彈的速度足夠快，它就不會落下來，而是圍繞地球做圓周運動甚至可以飛出地球。牛頓還計算出來：大炮射出的炮彈要想不落地而圍繞地球做圓周運動的話，速度必須達到7.9千米/秒，這就是第一宇宙速度；而要飛出地球，就必須達到11.2千米/秒，即第二宇宙速度。

 

戈達德成功發射了第一枚火箭

 

奠定航天理論基礎的是俄國科學家康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基。他10歲時因患猩紅熱而聽力受損，念完小學三年級就被迫輟學了。通過自學，他于1878年考取了中學教師資格，后擔任中學數學教師直到退休。

在教學之余，齊奧爾科夫斯基醉心于各種科學研究和計算，特別是關于宇宙航行和火箭推動力的理論研究。1903年，他發表了《利用噴氣工具研究宇宙空間》這本現代航天史上劃時代的著作。書中提出了火箭飛行速度同火箭發動機噴氣速度、火箭質量、燃料質量關系的公式——齊奧爾科夫斯基公式。從人類發射第一枚火箭到現在，世界各國每一枚火箭的設計制造都離不開這個公式的指導。

齊奧爾科夫斯基認為，要想克服地球引力進入環繞地球的軌道，需要使用液氫和液氧作為推進劑的多級火箭，才能達到必須具備的速度。火箭的推進劑經過燃燒室燃燒之后，產生高溫高壓氣體，經過噴管加速噴出，產生反作用力推動火箭前進。這就像用水管噴水或槍炮射擊時產生后坐力一樣。齊奧爾科夫斯基不僅設計了火箭推進器、多級火箭方案，還提出了密封艙和空間站的設想，以及在太空生存必需的密封生態循環系統、為航天員提供氧氣和食品等設想。

 

 

齊奧爾科夫斯基

 

如果說齊奧爾科夫斯基解決了火箭的理論問題，戈達德和馮·布勞恩則解決了火箭的技術問題。

羅伯特·戈達德是美國最早的火箭科學家，1909年開始進行火箭動力學方面的理論研究。3年后，他點燃了一枚放在真空玻璃容器內的固體燃料火箭，證明火箭能在真空中工作。1919年，他發表的報告《到達極大高度的方法》闡述了火箭飛行的基本數學原理。1926年3月，戈達德成功發射了第一枚火箭：用汽油和液氧作為推進劑，長約3.4米，發射質量為4.6千克，飛行延續了約2.5秒，最大高度為12.5米，飛行距離為56米。這枚火箭證實了液體推進劑的可行性，從而使他成為現代火箭的鼻祖。到1945年去世之前，戈達德進行了34次火箭發射，但大多以失敗告終，也沒能獲得官方資助。后來，為紀念這位火箭科學的先驅，美國國家航空航天局將位于美國東部馬里蘭州格林貝爾特的大型研究中心命名為“戈達德太空飛行中心”。

與戈達德比起來，馮·布勞恩要幸運得多。他1912年出生于德國，16歲時看到了德國航天先驅、火箭專家赫爾曼·奧伯特的著作《飛向星際空間的火箭》，從此迷上了星際旅行。1930年，布勞恩在柏林工業大學參加了奧伯特發起的德國空間旅行學會，協助奧伯特進行液體火箭測試。他的畢業論文詳細論述了液體火箭發動機的理論和實驗，被評為特優論文。第二次世界大戰期間，他領導了德國V-2火箭的研制工作。V-2火箭以酒精和液氧為推進劑，全長14米，發射質量13噸，彈頭1噸，飛行彈道最高為80～100千米。第二次世界大戰后，馮·布勞恩到了美國，領導美國的航天事業。1946年，美國發射了一枚V-2火箭。這枚飛到80千米高空的火箭是用來進行太陽紫外線觀測的，它開啟了太空科學的新篇章。

現代火箭是如何發展起來的？

圖文簡介

早在17世紀，牛頓就設想過物體如何繞地球做圓周運動：在高山上架設一尊威力無比的大炮，如果炮彈的速度足夠快，它就不會落下來，而是圍繞地球做圓周運動甚至可以飛出地球。