1926年3月16日,美國(guó)馬薩諸塞州一片積雪的農(nóng)田里,一枚細(xì)長(zhǎng)的火箭被豎在簡(jiǎn)陋的支架上。
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羅伯特·戈達(dá)德與他研發(fā)的世界上第一枚液體燃料火箭及其發(fā)射架在麻薩諸塞州奧本的合影,攝于1926年(左圖);戈達(dá)德在其液體燃料火箭旁留影(右圖)。
圖源:NASA
倒計(jì)時(shí)沒有廣播,沒有圍觀的人群,也沒有媒體鏡頭。只有一位執(zhí)著的科學(xué)家和他的妻子。
這枚火箭使用液氧和汽油 ,點(diǎn)火之后,火箭飛行了大約2.5秒鐘,上升到約12米高度,隨后落回地面。時(shí)間短得幾乎可以忽略。但正是這短短2.5秒鐘,開啟了現(xiàn)代航天時(shí)代。
這枚火箭的設(shè)計(jì)者,是現(xiàn)代火箭科學(xué)的奠基人之羅伯特·戈達(dá)德 (Robert H. Goddard)。
航天史學(xué)家認(rèn)為,這一實(shí)驗(yàn)直接開啟了液體火箭時(shí)代,而今天所有進(jìn)入太空的運(yùn)載火箭,幾乎都基于這一技術(shù)路線。
科學(xué)家的夢(mèng)想,從科幻開始
很多偉大的工程,其實(shí)都從幻想開始。戈達(dá)德年輕時(shí)沉迷于科幻小說,尤其喜歡兩位作家,H·G·威爾斯 (H. G. Wells)和儒勒·凡爾納 (Jules Verne)。
這些作品讓他開始思考一個(gè)問題,人類能否真的飛向太空?
1899年,17歲的戈達(dá)德在自家院子的櫻桃樹上修剪樹枝時(shí),突然產(chǎn)生了一個(gè)改變一生的想法,如果能制造一種裝置,把人送到高空甚至太空,那會(huì)怎樣?
后來(lái)他回憶說,那一刻像是一種“啟示”。從那天開始,他把一生都獻(xiàn)給了火箭研究。
一個(gè)人的實(shí)驗(yàn)室
戈達(dá)德不在在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室里工作,他的研究條件非常簡(jiǎn)陋。
戈達(dá)德在克拉克大學(xué)獲得碩士和博士學(xué)位,并在那里進(jìn)行早期火箭研究。他的研究條件非常簡(jiǎn)陋,這是一個(gè)小型工作室,大部分實(shí)驗(yàn)都要自己完成。
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羅伯特·戈達(dá)德在克拉克學(xué)院(現(xiàn)克拉克大學(xué))。
圖源:貝特曼/蓋蒂圖片社
1915年,他用自己的錢發(fā)射了第一枚火藥火箭,但火箭研究的成本已超過教學(xué)薪水能負(fù)擔(dān)的程度。后來(lái)他獲得了來(lái)自史密森學(xué)會(huì)、國(guó)家地理學(xué)會(huì)和美國(guó)航空俱樂部的資助。
1930年代,他把實(shí)驗(yàn)場(chǎng)搬到人煙稀少的羅斯威爾(Roswell),在那里完成了幾十次火箭試驗(yàn)。
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羅伯特·戈達(dá)德與他的一枚火箭合影,該火箭于1935年3月28日在新墨西哥州羅斯威爾成功進(jìn)行了測(cè)試。
圖源:埃斯特爾·戈達(dá)德/赫爾頓檔案館/蓋蒂圖片社
很多今天火箭工程中的“基本概念”,都來(lái)自戈達(dá)德的實(shí)驗(yàn)。
一、多級(jí)火箭,燃料用完的部分可以拋棄,讓火箭變輕,從而飛得更高更遠(yuǎn)。二、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻,火箭燃燒室溫度極高,可能直接燒穿結(jié)構(gòu)。戈達(dá)德提出兩種關(guān)鍵技術(shù),薄膜冷卻(Curtain Cooling)和再生冷卻(Regenerative Cooling)。
三、推進(jìn)劑供給系統(tǒng),他早期使用壓力供給系統(tǒng),后來(lái)嘗試離心泵,這種技術(shù)后來(lái)發(fā)展成今天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪泵系統(tǒng)。
四、火箭姿態(tài)控制,他研究了可動(dòng)導(dǎo)流片和陀螺儀控制,這些成為現(xiàn)代火箭控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
如果只講戈達(dá)德,其實(shí)少了一半故事,他的妻子埃斯特爾·戈達(dá)德(
Esther Goddard)在火箭研究中扮演了極其重要的角色。
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埃斯特爾·戈達(dá)德,羅伯特·戈達(dá)德的妻子,于1969年7月作為馬薩諸塞州伍斯特市的榮譽(yù)嘉賓,在該市觀看了阿波羅11號(hào)的濺落。
圖源:貝特曼/蓋蒂圖片社
她做過的事情包括,整理實(shí)驗(yàn)記錄、拍攝實(shí)驗(yàn)照片、縫制降落傘、處理實(shí)驗(yàn)火災(zāi)、管理財(cái)務(wù)、向?qū)@痔峤簧暾?qǐng)、戈達(dá)德一生獲得214項(xiàng)火箭相關(guān)專利,其中131項(xiàng)是在他去世后由妻子申請(qǐng)成功的。
還有,戈達(dá)德早期開展實(shí)驗(yàn)時(shí),他的想法在當(dāng)時(shí)并不被理解。1920年,紐約時(shí)報(bào)曾在一篇社論中嘲笑他,說火箭在真空中無(wú)法工作。這其實(shí)是一個(gè)非常基礎(chǔ)的物理錯(cuò)誤,火箭推進(jìn)依賴的是動(dòng)量守恒,而不是空氣。
1969年,人類第一次登月時(shí),宇航員巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin)把一本戈達(dá)德的傳記帶到了月球表面。
在阿波羅11號(hào)登月成功時(shí),《紐約時(shí)報(bào)》正式發(fā)表更正聲明,承認(rèn)當(dāng)年的錯(cuò)誤。
馬斯克早期的遭遇和戈達(dá)德很像,甚至被自己的英雄們質(zhì)疑,但他永不放棄。
參考
https://www.space.com/space-exploration/2-seconds-that-changed-the-world-the-1st-liquid-fueled-rocket-launched-100-years-ago-today
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