上天的“梯子”

《圣经》中有个故事，说人类为了上天，正在努力地建造一座高耸人云的“通天塔”。上帝为了阻止人类上天，以保住天庭的纯洁，就设法让人类各国都用自己独特的语言。这样，建塔人因语言不通而无法合作，在不断的误会和争吵中，通天塔的工程从此成为画饼……

但是进入20世纪后，在科学家不断努力下，这座“通天塔”终于逐步建立起来了。1936年，为了侵略和扩张，希特勒德国建立了一个秘密的火箭实验室。两年后，他们就制造出了可以准确命中18千米外目标的“A4”火箭。1944年，纳粹把它改名为“V一2”，意思是“复仇武器”。这是现代大型火箭的雏型。它全长14米，直径1.65米，要三个人才可合抱。底部尾翼展开1.95米。重13吨，其中弹头内炸药约1吨。射程可达320千米，命中精度±5千米，飞行速度接近每秒1610米。德国人一共生产了6000枚。从1944年9月6日开始，他们向英国及荷兰等地先后发射了4700枚，其中1230枚击中伦敦，导致2511人死亡，5869人重伤，更造成了严重的心理影响。当然，此时大局已定，V—2未能挽回法西斯覆灭的命运。

然而对于科学而言，V—2工程为研制大型火箭培养和造就了一批专家，制造了许多设备，积累了研究和管理的宝贵经验，这些都成了美、苏的最大战利品——前苏联着重搜集设备、图纸和原材料，美国则把大批专家和技术工人运回美国。

火箭飞行不需依赖空气，它是靠尾部喷出气体所产生的反作用力前进的。空气反而成了它的大敌：会增加阻力，降低速度，并使它表面产生高温，甚至燃毁。所以要飞向宇宙，首先要解决火箭的耐高温问题，同时也应尽量缩短在大气中飞行的时间，因此大凡发射都是取垂直向上的姿势。

从牛顿时代，人们已经知道了“宇宙速度””。要叫火箭发射后不再落地，永远绕地球转动，V—2火箭的速度还远远不够，它至少要达到第一宇宙速度要求的7.9千米／秒。这个速度是声速的23倍。以这个速度，从南京到上海只需要39秒钟。科学家算出，要达到如此的速度，燃料的重量至少是空火箭的39倍。换句话说，如果一支火箭总重量为1吨，那么其中必须装975千克燃料，占97.5％，而火箭壳、燃料箱及其它一切装备一共只能有25千克。谁也没有本事造出这样的火箭。因为即使是碰不起的鸡蛋，1000千克中的蛋壳重量也重达110千克。何况为了飞得更远，最好能制成比例更小（如不是1：39而是1：50或更多）的火箭。

出路在哪儿？齐奥尔科夫斯基为我们找到了解决的办法——利用多级火箭！简单地说来，就是把燃料箱做成好几段，用完一段就丢一段，这可使燃料所占的比例大为减小，从而腾出比例来装载科学研究用的各种仪器设备。例如有一支三级火箭，它的第三级装着一个1吨重的负载物——人造卫星或宇宙飞船，那级火箭本身也重1吨，燃料为它们的3倍——6吨，那么，这第三级总重为8吨。再把这8吨看作第二级火箭的负载，也按1：8的比例，那么二、三两级总重为64吨。以此类推，再加上第一级，整个火箭重为64×8＝512吨。这里，燃料总重438吨，占总重的85.5％。这个比例虽仍然很大，但比一级火箭要低得多了。

现在各国大多均采用这种三级火箭的方式：开始第一级点火，把飞船加速到一定速度，等它燃料烧完，这一级就自动脱离，同时第二级自动点火，使较轻的二级继续加速，最后它也完成自己的使命而脱离坠下，最后第三级火箭就可把较轻的人造卫星或宇宙飞船加快到所需的速度，并把它送入轨道。

现代火箭真是一个庞然大物。以美国火箭“土星5号”为例，它可把100多吨重的人造卫星或空间站送入绕地球的轨道，或者把近50吨的飞船送上月球。震惊世界的“阿波罗”登月飞船，“旅行者”行星探测器，均是由它一一送上天的。“土星5号”火箭本体长85.7米，如果连同顶上的“阿波罗”飞船，则高达110.6米，与南京的金陵饭店相当。它的底部最大直径为13米，20个人手挽手也无法合围。它的主要部件不下200万个，整个火箭的总重量为2930吨，可与一列满载的列车相比拟。它的第一级高达42米，尾翼展开有18米，其重量约为2600吨，占总重的3／4。5台强大的发动机可以产生300多万千克的推动力，总功率达17560万马力，相当于50万辆大卡车的总和。其消耗也大得惊人：所装的2200吨燃料，可供12500辆卡车开1小时，可只能供它烧2分半钟。2分半钟后它自动脱下，这时火箭已升到60千米的高空，并达到了2.7千米／秒的速度。火箭第二级长25米，装有34万加仑（154万升）液态燃料，燃烧8分钟后，将末级火箭送到177千米高空，并加速到6.7千米／秒，然后脱下，同时长17米的第三级继续点火，把卫星或飞船送入预定的轨道。