神舟:载人航天的故事-第1部分

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　人类对太空的幻想
　15~16世纪随着哥伦布发现美洲新大陆，以及麦哲伦对地圆说的证实，使得我们对自己所生活的这个星球有了更进一步的了解，自此人类的足迹开始遍布地球上的每一个角落。随着科技的发展，尤其是近代科学技术的进步促进了人类对自身以及生存环境的飞速探索，人类的生活空间已不仅仅局限于自己脚下的这一方土地，宇宙这片未知的领域无时无刻不在诱惑着一代又一代的人们，进入20世纪人类终于通过自己的努力第一次飞出了地球的摇篮，揭开了人类探索太空的帷幕。
人类对太空的幻想
“很难说什么是不可能的，因为过去的梦想即是今天的希望，明天的现实。”
——罗伯特？戈达德（美）1914年
正如对海洋这片蓝色的崇拜，人类从具有思维的那一天起对天空这片蓝色就怀有无限的遐想。人类渴望着有一天可以翱翔天空，这种对飞行的渴望逐渐演变成了一个个美妙动人的传说，经过千百年的传播和演变，这些传说不断的刺激着后代科学家为了实现梦想而努力。
随着天文学的发展，相继出现的太空幻想小说是人类对太空飞行进一步的思考。通过哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒和伽利略等科学家的不懈努力，确立了近代日心说的天文学体系。这时人们意识到地球仅仅是浩瀚宇宙中一颗普通的行星，人类借助于自己的想像力以及自己所生活的这个星球上的知识来设想宇宙中其它的星球。地球以外的星球是什么样的？上面是否有生命的存在？这些都推动着人类不断的去幻想。
德国天文学家约翰内斯·开普勒在1634年出版的《梦想》（Solemnium）中第一次对月球的旅行展开了幻想，稍晚出版的由英国主教、历史学家歌德温所作的《月中人》以及英国人威尔金斯所作的《月球世界上的发现》也对月球的情景进行了幻想和推测。这一时期的《月球之旅》（法国，切拉诺·德·贝尔热拉）是17世纪太空幻想小说中的典范，在书中作者用近似科学的态度讨论了太空旅行中的各种飞行方法，尤其提到了用焰火爆竹作为推进动力，其原理正是航天飞行中所用的反作用推进方式。
进入19世纪由于一系列科学的重大发现与发展，如生命体与非生命体物质元素相同、太阳系非惟一性、进化论、元素周期律的提出，不断地揭示了地球生命的非惟一性以及太阳系的平凡性，同时伴随着科学发现和科学技术地位的日益提高，太空幻想作品进入了新的黄金时代。
法国人儒勒·凡尔纳的《从地球到月球》是近现代太空科学幻想小说的代表作，在书的写作过程中，凡尔纳通过科学的推理，结合大量的数学、物理学和天文学知识，对小说中的宇宙飞船和发射装置进行了严格的计算。书中对有关航天活动中许多基本状况的预言都同航天科学发展有着惊人的吻合，如火箭发射场、飞船密封舱、失重、火箭变轨道飞行、制动火箭、海上降落等。德国科学家库尔德·拉斯维茨的科幻小说《两个行星上》描写了有关火星人的故事，与《从地球到月球》同样杰出的是，在他的作品中对光电感应器、光电池、轨道站、反作用发动机、变轨控制的设想和描述具有很强的科学性。
可以看到这个时候的太空科学幻想小说中科学性上升到了非常重要的地位，正是由于这个原因，他们的作品与当时的科学探索发现是紧密结合的，既不同程度受到不断出现的新技术新发现的影响，又对航天科学的发展起到了极大的影响作用。后来的许多火箭专家和航天先驱者都受到了这些作品的启发和激励，俄国航天先驱齐奥尔科夫斯基，美国航天先驱戈达德，德国火箭专家冯·布劳恩等在早期都曾受到过这些作品的影响。德国航天先驱奥伯特和法利尔还曾对《从地球到月球》中凡尔纳设计的火炮及用这种装置发射飞船的可能性进行过认真地研究。
人类对太空的幻想激励着我们不断的对太空进行探索，去实现翱翔太空的梦想。在对太空的无限遐想中，人类逐步建立起了太空飞行的思想和观念，这就为航天梦想的实现奠定了思想基础。因此当新的时代来临时，在这种原始动力的推动下真正的航天理论和实践得以迅速发展。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　火箭的发明（图）
　最早的二级火箭“火龙出水”
人类在对自己飞行梦想的不断尝试中，一次次进行着飞行的尝试，随着科学技术的发展，人们逐渐认识到航空与航天的不同，航空飞行器不论飞机、气球、还是飞艇都需要依靠空气的存在，没有了空气所谓的飞行也就不可能实现。而航天之梦实现的最原始依据就是火箭，火箭的飞行利用了动力学中的动量守恒原理，它不但能在空气中飞行，还可以在大气层外的真空中飞行，而且由于没有了空气阻力，在真空中的飞行性能更好。通过不断的尝试，人们逐渐认识到要想进入太空，只有借助于喷气推进的火箭。
航空航天技术是一门高度综合的现代技术，涉及到许多的学科门类，它包括了航空和航天两个大的分支。人们通常把在地球大气层内或大气层外空间（太空）飞行的器械统称为飞行器。航空是指飞行器在地球大气层内的航行活动；航天是指飞行器在地球大气层外宇宙空间的航行活动；
火箭的发明最早出现在中国，在中国古代的记载中，火箭的含义比较广泛，比如在电影电视中经常可以看到箭头点燃，靠弓弩发射的竹箭也称为火箭，而真正的火箭是在火药出现后才发明的。从唐末到宋初火药武器开始使用，但由于其配方和制作方法还处于初级阶段，所以不足以作为推进的燃料。随着火药配方和制造技术的进步，12世纪初研制成功了固体火药，并把它用于制造火器和焰火烟花，在使用这些火器与烟花特别是手持使用时，人们感到火药燃烧会产生很强的后坐力，于是有心人在这种启示下发明了新的火药玩具。大约12世纪末到13世纪初出现的玩具“穿天猴”可以说是真正意义上利用反作用原理的火箭，将这种原理的火箭作为武器使用具有相当的杀伤力，所以在战争中也开始频繁地使用它。
公元1128年南宋政权建立后，南宋、金和蒙古频繁交战，各方都使用了火器。1161年11月，金国侵略中原时，南宋军队第一次使用了火箭武器——“霹雳炮”重挫金军，这是人类历史第一次在战场上使用火箭武器。连年的交战使火箭技术逐渐被金和蒙古所掌握，于是当时各方兵工厂的一个重要内容就是火药制造，在这种情况下火药的配方有所改进，制造工艺渐趋成熟，其燃烧速度和爆炸力也得到增强。13世纪蒙古在先后三次的大举西征中，采用了南宋的火器技术，用汉人工匠制造大炮。当时在欧洲战场使用的火箭已有多箭齐发的火箭筒，这种集束式火箭发挥了绝大的威力，使欧洲人大为吃惊。当然在这几次西征中，阿拉伯人从中掌握了火药和火箭的技术，并进一步把它传入了西方。
明代中国火箭发展进入了一个比较重要的时期，出现了很多种类的火箭，除了单级火箭，还发展了各种集束火箭、火箭弹和原始的多级火箭，并且对各种火箭的制造、应用、配备和发射剂原料配比及加工制造等都作了详尽的叙述。在当时的水、步、骑兵中火箭武器已作为必备的武器，甚至还有专门的火箭部队，有关火箭武器的使用、布阵、作战技术和管理也都有条例规定。明代的《武备志》中曾有过这些火箭的记载。
《武备志》所记载火箭
名称　　　　　　　射程
五虎出穴箭500步
七星箭　　　　不详
九龙箭　　　　不详
火弩流星箭不详
火龙箭　　　　不详
长蛇破阵箭200步
一窝蜂箭　　　　300步
群豹横奔箭400步
四十九矢飞帘箭不详
百虎齐奔箭300步
明代的火箭虽然种类繁多，但发展主要体现在火箭样式的更新上，有关火箭的尺寸、规格、装药剂量、发射距离方面却少有讨论。而在火箭的稳定方面，仍然是传统的箭杆加羽毛方式，精度不能得到显著的提高，这就使火箭的尺寸和射程难以提高。进入清代火箭虽然也有一定的发展，但其发展基本停留在原地。一方面看这是因为长时间的和平以及封建君主所推行的封闭政策所影响，但从技术的发展来看主要还是缺少相应科学知识的指导。纵观中国古代火箭技术的发展过程，所走的基本是经验式的道路，没有对火药的燃烧机理，火箭的推进原理，箭羽的稳定原理等问题进行深入的研究，而仍局限于用阴阳五行说来解释爆炸原理，这就使得火箭技术的较大改进难以出现。
而火箭技术在13世纪传入阿拉伯国家后，又逐渐传入欧洲，意、法、德、波兰、英、俄等国都先后掌握了火箭技术。尤其出于战争的需要，这些国家在使用火箭的过程中，深入研究火药配比，火箭形状、大小及稳定装置和火箭材料，在这些方面进行了重大改进。很快欧洲的火箭在重量、射程和精度等方面就超过了中国火箭。公元18世纪初（大约清康熙~雍正年间），波兰就已生产出了重达千克甚至千克的大型火箭，德国也试验了多种带导向杆的重千克的火箭。
但有趣的是正如火箭没有在他的故乡中国得到巨大发展一样，对欧洲近代火箭技术发展产生巨大影响的不是欧洲那些较早使用火箭武器的国家，而是英国。这里不能不提的就是威廉姆·康格里夫（William　Congreve）研制的火箭，而实际上“康格里夫火箭”并不是欧洲大陆火箭技术发展的必然结果，也很少受到其影响，主要借鉴的却是印度的火箭技术。
威廉·康格里夫（William　Congreve　1772～1828）
英国人康格里夫1793年毕业于剑桥大学，是学文科的，由于其父经管英国皇家兵工厂的影响，他对兵工机械怀有浓厚兴趣，因此后来便弃文习武，进入这家兵工厂，并且开始在英国士兵从印度带回的火箭资料的基础上，研究改进火箭的速度和射程。经过几年的探索，1805年，康格里夫采用新型火药制造出了一种实用的火箭，重千克，箭长米，直径米，并且装了一根米长的平衡杆，射程可达1800米。这种火箭在英国击败拿破仑军队的战争中建立了卓著的战功。由于康格里夫在火箭方面做出的贡献，英国政府于1814年授予他爵位荣誉，并在1817年被选为议会议员。然而，康格里夫火箭还未能解决制导和控制问题，精度较差。1844年，英国的威廉·霍尔发明了一种自旋稳定器，并用来对康格里夫火箭进行改进。虽然与现代火箭相比，所有的这些火箭都十分简陋，应用也不广泛，但它们的出现却为现代火箭的诞生奏响了序曲。
康格里夫研制的火箭在射程、精度及稳定方式上都作了改进，其性能已经近乎达到了火药火箭的极限。由于其巨大的杀伤力，使各国纷纷开始重视火箭的研究和使用。此后，战争火箭的另一项重大进步就是稳定性的提高。19世纪中叶英国的发明家威廉姆·黑尔在火箭的尾部装上3只倾斜的稳定螺旋板，当火箭发射时由于空气动力的作用使火箭自身旋转从而达到稳定。到第二次世界大战为止，火药火箭的发展已臻于完善。它的基本结构是由装有火药的火箭筒，中间装有发射药作为推进剂，头部装有高爆炸药和引信，尾部为喷口，另外采用尾部稳定翼起稳定作用，在发射装置上采用发射架或发射筒。比较著名的就是苏联的火箭炮——卡秋莎。
火药火箭：其工作原理和固体燃料火箭是一样的，以火药燃烧产生的推力。早在唐代初年（约在7世纪）火药就出现了，南宋时代火药用来制造烟火。大约在13世纪制成火箭。我国古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药。
火药火箭是第一种实用的反作用推进装置，虽然有许多局限证明它不是理想的太空运载工具，但它的基本原理却完全适用于航天运载工具的需要，这样运用火箭作为宇宙航行基本运载工具的想法在先驱者脑中逐步酝酿。后来液体燃料火箭出现，进一步为航天推进器的实现提供了可靠的技术保证，也让航天先驱者看到了使用火箭来完成航天运载的曙光。经过不断的研究和早期试验，火箭作为太空飞行的推进装置逐渐得到证实，最终为人类通向太空架起了桥梁。　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　航天之路的先驱：俄国的齐奥尔科夫斯基
　齐奥尔科夫斯基像　
进入20世纪，人们观念中有关宇宙、天体、时间、空间的概念已经形成，积累了相当的天文学知识，并且建立了物理学的相应基本理论如牛顿定律，随着火箭理论和实践的进一步深入，最终促成了航天学的建立。在这期间世界各国活跃着一批航天先驱，他们为航天理论的发展做出了卓越的贡献。　
俄国的齐奥尔科夫斯基（Kostantin　E。　Tsiolkovsky）　
1857年9月17日，齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省的伊热夫斯基村（靠近莫斯科），取名康斯坦丁，他的父亲是一位森林管理员，平时喜好发明，但没取得很大的成就。他的母亲玛丽亚？伊凡诺夫娜出身于艺术家庭。他们家境贫寒，虽然齐奥尔科夫斯基自小热爱读书，但他的父亲没有能力送他到更好的学校学习。他受到的惟一正规教育是在伊热夫斯基村的乡村学校里获得的。　
不幸的是，他在10岁的时候，由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失，这使得他无法进学校学习，他的母亲以极大的耐性在家里给孩子补课，没有正规的教育，他只能靠接到的几本书进行顽强学习，自身的严重疾病使他形成了顽强和坚毅的性格。　
齐奥尔科夫斯基16岁的时候，有机会来到莫斯科。他在莫斯科的3年中，几乎完全钻进图书馆，在自学的过程中，有关飞行和星际航行问题已经开始强烈地吸引着他。着方面的兴趣很大程度上是受凡尔纳科学幻想小说的影响。有一天，齐奥尔科夫斯基在自学过程中，遇到了一个作用和反作用定律的问题。他通过这条定律大胆地设想：如果有一天发生了一场巨大的爆炸把地球炸成碎片，那么这些地球碎片的引力中心将仍然保持在原绕太阳运行的