美国物理学家罗伯特·戈达德(Robert Goddard,1882—1945)比齐奥尔科夫斯基晚出生20多年,却同样因为科幻小说的影响而迷上了太空。除了凡尔纳之外,当年还有一部威尔斯的科幻小说《星际战争》,也对戈达德影响极深。对科学着迷的少年往往会在经历某个平常事件的一瞬间,好像突然开窍,有时还伴随着闪亮的思想火花,明白甚至确定了自己毕生的目标和志向。牛顿看见苹果落地,爱因斯坦想象自己随光飞行,大概都属此种情形。戈达德的这一幕发生在他16岁的时候爬上家里的樱桃树,看到宏伟浩瀚的天空景象的那一刻,那迷人的太空奇景一定对他的心灵产生了巨大的震撼,以至于他从树上下来之后,感觉自己完全变了一个人,已经不是原来的那个懵懂少年,从此立志把自己的生涯定位在研究太空上。有意思的是,戈达德甚至毕生保存着那棵樱桃树的照片,并且永远记住了这个日子:1899年10月19日。
虽然喜爱凡尔纳的科幻小说,戈达德和齐奥尔科夫斯基都很早就认识到,书中描写用大炮将人送入太空的想法是不可取的,唯一能达到这个目的的运载工具应该是火箭。因此,少年戈达德“立志太空”的愿望转变为将自己献身于火箭事业。但戈达德却不如齐奥尔科夫斯基幸运,制造火箭的试验长期不被人们理解,甚至遭遇不少讥讽和嘲笑。
戈达德在他的出生地——马萨诸塞州读完物理方面的本科和博士之后,在该州的克拉克大学任教,终身进行他的火箭研究,他的早期火箭实验也大都在家乡马萨诸塞州进行。他从实验固体火箭开始,到后来集中精力制造液体火箭,持有两种火箭的专利。
戈达德不喜欢纸上谈兵。为了通过实践证明火箭真的能在真空中产生推力,1912年,他成功地点燃了一枚放在真空玻璃容器内的固体燃料火箭。1915年的一个傍晚,克拉克大学校园宁静的夜空中突然出现一道明亮的闪光,接着是一阵爆炸声和嘈杂的人声,导致校园内警报声大作,惊慌的学生们后来方知这是戈达德教授进行的第一次火药火箭测试。戈达德后来曾经表示,对于那次实验没有造成伤害而感到安慰。
之后,戈达德得到了少量资金,伍斯特理工学院允许他在校园边缘的一处废弃空地上做实验。但是讨厌的媒体却经常嘲笑和歪曲报道他的工作,使得他似乎感到有些“声名狼藉”。他对自己的研究过度进行保护,也不愿意与周围同行交流。但他仍然坚持不懈地继续研究,从1920年开始研究液体火箭,认识到液氢和液氧是理想的火箭推进剂,截至1941年,戈达德共获得了214项专利。
1926年3月16日,在马萨诸塞州一片冰雪覆盖的草地上,戈达德和妻子以及两名助手成功发射了世界上第一枚液体火箭,这个发射地点后来成为美国政府官方指定的国家历史地标。这枚液体火箭长约3.4m,发射时重4.6kg,空重为2.6kg,见图3-1(a)。飞行延续了约2.5s,最大高度为12.5m,飞行距离为56m。当然,这些数值离登月还差十万八千里,但在当时却是一次了不起的成功。它的意义正如戈达德所说:“昨日之梦,是今天的希望,明天的现实。”
戈达德的名声虽然已经被世界各地的火箭爱好者所知,但当地的媒体却依然继续调侃嘲讽他。
图3-1 戈达德和奥伯特
(a)戈达德1926年发射第一个液体火箭;(b)奥伯特(中间)研制火箭,右二是布劳恩
《纽约时报》的记者们甚至嘲笑他连高中物理都不懂,却整天想着星际旅行,还给他起了个外号“月球人”。戈达德在1929年进行一次试验后,当地的报纸报道此试验时的标题竟然是“月球火箭错过目标238799.5英里” ,这个数字大约就是月地间的距离嘛,以此来挖苦他的月球火箭错射到地球上来了。
我们在第1节中介绍的布劳恩,到美国后回答美国同行有关液体火箭的问题时困惑地表示:“你们不知道戈达德吗?我们的液体火箭都是向他学来的,他才是我们的老师。”正是:可恶媒体不懂行,讥讽嘲笑又夸张,火箭专家志登月,墙内开花墙外香。
布劳恩早年在德国时的真正老师是赫尔曼·奥伯特(Hermann Oberth,1894—1989),火箭技术的另一位奠基者。奥伯特就曾经写信给戈达德索要论文。戈达德从1930年至1945年去世,其间进行过31次火箭发射,精神可嘉但技术上的进步不大,没有一次达到2.7km以上,之后更被德国“二战”期间的火箭研究所超越。
赫尔曼·奥伯特比戈达德又小了十几岁,但他在航天理论和实践上都做了不少杰出的独立贡献,被认为是继齐奥尔科夫斯基和戈达德后又一位宇航学和火箭学先驱。他直到1989年95岁高龄才去世,是真正见证过美国“土星五号”运载火箭发射,以及了解“阿波罗”登月进程的航天老前辈。
航天研究之路不是那么好走的,奥伯特在14岁的时候就设计了一个反冲火箭,使用排出的废气来推动火箭。但后来他的关于火箭科学的博士论文却因为“天马行空,脱离现实”而被权威们驳回(1922年)。但奥伯特坚持自己的信念,不愿为得到学位而另发表一篇文章。他自信地认为即使没有博士学位,自己也能成为一名优秀的科学家,有什么必要仅仅为了迎合主流、获得博士学位而做违心之事呢?由此他也批评当年德国的教育体制如同“一辆拥有大功率尾灯的汽车,能照亮过去,却不能启迪未来!”无独有偶,奥伯特也和俄国的齐奥尔科夫斯基一样,很多时候依靠当中学教师来维持生计。
之后奥伯特将他有关航天的思想写成《飞往星际空间的火箭》发表,仍然未能引起科学家的重视。但普通公众对航天的热情有时候大大高于因为务实而表现冷淡的学术界,各层次的读者竞相购买此书,第一版很快就销售一空。但这并非奥伯特的愿望,他仍然在等待科学界的承认,方能更为顺利地进行他感兴趣的固体火箭研究工作。
有位著名导演(弗里茨·朗)要拍摄《月亮夫人》的电影而聘请奥伯特作为科学顾问,这件事给奥伯特带来了希望。因为为了宣传效果,在电影首映礼的同时,有可能制造和发射一枚真正的火箭,这成为奥伯特的一项重要任务,他也可以借此为火箭研究筹备更多的资金。电影首映式空前成功,但奥伯特却懊恼无比,因为他设计的火箭没有成功发射,原因是奥伯特和他的助手都缺乏机械方面的训练。
不过奥伯特关于宇宙航行的书却再次获得成功。在这本书的激励下,不少航天爱好者组建了“德国星际航行协会”,奥伯特成为重要的会员,并且他的火箭实验也于1930年取得了第一次成功。这次有了各方面人才的帮助,包括冯·布劳恩在内。布劳恩那时才18岁,刚刚加入航天协会便崭露头角,见图3-1(b)。试验进行了90s,产生了约70N的推力,进步明显但却还不足以使火箭飞离地面。
除了几位火箭先驱的工作之外,当年这些航天协会一类的民间组织对航天事业的推动是功不可没的。比如刚才所提及的德国星际航行协会,是由温克勒和法利尔创建的,温克勒是一名航空工程师,马克斯·法列尔(1895—1930)实际上是奥地利的火箭先驱,也是一位科普作家。他非常欣赏奥伯特的著作《飞往星际空间的火箭》,并将它改写成了一本更为通俗的作品,取名《冲入太空》。之后另一位年轻人,学生物的大学生威利·李又改写了一个自己的版本。这几个人后来成为德国星际航行协会最活跃的骨干分子。
法列尔35岁时在一次火箭试验中牺牲,详情请看在第27节中的介绍。
除了德国的航天协会外,还有美国火箭协会、英国星际航行学会等,也都对航天发展有所贡献。但无论如何,航天理论的祖师爷齐奥尔科夫斯基是俄国人,他的祖国或他的民族也应该有他的追随者和继承人吧?答案是肯定的,这些人是谁呢?且听下回分解。