美苏太空竞赛是如何开打的?

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太空-001


作者:斑马、猫斯图

 制图:孙绿 / 校稿:猫斯图 / 编辑:酸奶泡



牛顿曾经提出过一个非凡设想:高山的一门加农炮发射一枚速度足够高的炮弹,炮弹便会沿着一个固定的环形轨道环绕地球。现在我们知道这个想法由于空气阻力的存在,是不可能实现的。但人类最终还是把物体甚至人员送上了太空


太空美至 心向往之


这个过程漫长而艰辛,凝结了人类最高的智慧,至今都让人唏嘘不已


 



怎么把火箭送上天


人类在太空探索的早期对这个浩瀚的世界是几乎没有什么头绪的。没有强大的数学和物理武器,所有对于登上太空的想法,都基本停留在牛顿当年的水平上。一直到一名俄国中学教师的出现。


齐奥尔科夫斯基本尊


齐奥尔科夫斯基原本是俄国的一名普通的数学教师,奋战在教书育人的第一线。但他最大的功绩倒并不是数学教得有多好,而是计算出了飞出地球的第一宇宙速度是8km/s,并且通过多级火箭可以探索更远的宇宙,并以其为基础在1898年推导出了一个方程:


这个方程并没有它看起来那么复杂,因为除却所要求的速度增量以外,涉及的变量一共只有三个。再简单一点说,即火箭的能力只与发动机性能及火箭满载与空载的质量比有关。这提示我们可以通过较低的喷射速度来达到航天器所需要的高速度,由此拉开了人类正式冲击太空的序幕。


公式一经公开,引发了物理和数学界的轰动。


但光有公式是不行的,想要把理论落地成可以上天的火箭,尚待解决的问题还包括找到能量密度足够的燃料(以免动力都光用来加速燃料自己了)、找到强度足够的外壳材料(防止在飞行过程中解体)、找到耐热耐辐射性能够好的材料(即使当时人还不知道散逸层的高温,也知道物体高速运动下会与空气摩擦产生高温)。


神八的外壳显然已经烧坏了


当然最关键的是,要找到钱


然而由于太空探索在当时和商业价值、军事价值、政治价值都不怎么沾边,早期的探索者都是在单打独斗,能拿到政府或是大财团支持的并不多。第一个从政府层面研究火箭的是臭名昭著的纳粹德国。当然他们的本心也并非进行真正的太空探索。


为了从欧洲大陆倾泻火力到英国,通过轰炸打压英国人抵抗的士气,希特勒投入了远比研究原子弹多的资金打造出了前无古人的大杀器——V2导弹。这种弹道导弹最大飞行速度4.8马赫,雷达根本无法拦截


真的能劝退英国人民吗?


正是这种导弹,让美苏两个战胜国敏锐地意识到了火箭开发是可能的。注定被载入史册的人类太空竞赛,就从战后的一片废墟中拉开了帷幕

 



苏联先走一步


其实早在二战后期,美苏两国就在瓦解德国防御的同时,注意收集和V2导弹相关的研究成果和研究人员。苏联得到了大量导弹样品,为逆向工程奠定了基础,而美国则抓到了纳粹科学家冯·布劳恩,后者将在未来几十年的时间里为美国的航天事业做出巨大的贡献


大名鼎鼎的科罗廖夫同志


暗地的较量其实早就开始,但一直到铁幕缓缓落下,竞赛才真正打响。1955年7月29日,杜鲁门才声明将在1957年国际地球物理年发射人造卫星。四天后,苏联也针锋相对,宣布要发射自己的卫星——因为“共产主义和宇宙空间是统一的”。


苏联这边的领军人物是刚才公式的发现者,齐奥尔科夫斯基的亲传弟子,谢尔盖·科罗廖夫。他曾在肃反运动中受到迫害,不过因为火箭设计方面的才华又被召回。


一旦得到了想要的资源,他所领导的苏联团队便一发不可收拾。1957年8月,改装版R-7导弹试飞成功,射程足以打到美国本土。两个月后,苏联又将人类第一颗人造卫星“斯普特尼克1号”成功送入近地轨道,帮助苏联打赢了太空竞赛的第一战,也开启了人类的太空时代。一个月后,科罗廖夫又赶在“十月革命”纪念日前,让苏联狗莱卡成为世界第一个太空访客


那个年代的卫星都长这样


铁幕对面的对手看到苏联拔得头筹后再也坐不住了。


重压之下,美国国会立马通过了《美国国家航空暨太空法案》,NASA就这样登上了历史舞台(初名NACA)。而且一开始,美国人是很希望自己的航天事业拥有纯正的美国血统的,毕竟这样他们才不会在疯狂的苏联人面前丢人。


然而很可惜,美国纯种飞弹原地爆炸了。他们只能请出正在迪士尼做科普的德国专家冯·布劳恩。这才让美国在航天竞赛里有了点起色


冯·布劳恩在新东家那儿的表现也确实不负众望。在国会资助下,他的团队开发出了朱庇特C型火箭,并在1958年1月31日成功发射人类第二颗人造卫星探险者1号,终于挽回了一点颜面。


探险者1号 出现了新的火箭形态


然而苏联仍保持着领先,在科罗廖夫的带领下拼了命似的创下一连串的宇航第一:1959年1月发射了第一个月球探测器;1961年4月,加加林搭载着第一个载人航天器“东方”1号,绕地飞行108分钟,成为人类史上第一个太空人。1963年6月,捷列什科娃成为第一个进入太空的女性。1965年3月,列昂诺夫完成了航天史上第一次太空漫步。


而美国总是在后面苦苦追赶,累得气喘吁吁


 


高潮后的主角


1961年4月12日,尤里·加加林成功上天,环绕地球一周,向世人展示了苏联人的自信,以及人类正式进入太空的可能性。这一下美国人的心态彻底崩溃了,肯尼迪发表了演讲,“我们决定在十年内登上月球并实现更多梦想,并非因为它轻而易举,而是因为它困难重重”


志在登月的“阿波罗”计划启动了。为了助推太空竞赛,1966年,美国整个联邦预算的4.4%都给了NASA。


被委以重任的还是冯·布劳恩,第二年他就帮美国人研制出了史上最雄伟的运载火箭——土星5号。1969年7月,也正是这座火箭将阿波罗11号送入月球轨道,人类终于踏上了魂牵梦绕千万年的月球。


登上月球的三位宇航员


但高潮过后,一场好戏总要收场,而登月也许正是太空竞赛最后的高潮。


当美国人宣布要登月时,其实苏联也行动了起来。祖国领先了老对手大半辈子,赫鲁晓夫不能让竞赛砸在自己手里。但科罗廖夫此时已经病魔缠身,于1966年去世。虽然他的继任者瓦西里在1969年完成了N-1火箭的研制,但四次发射都失败了。


随着苏联在生命历程的中后期经济不振、技术人才凋敝,苏联版的登月计划也就不了了之了。


而在美国这边,眼见苏联将星陨落,困难重重,便中止了对NASA的高额赞助。原本在规划中的月球基地和登陆火星的目标也无限期搁置,一直到今天都还没有下文。虽然双方后来都还有过一些太空方面的尝试,但以阿姆斯特朗“人类的一大步”为标志,激荡人心的太空竞赛事实上是结束了。


1975年7月17日,阿波罗号与联盟号飞船实现了太空对接,两国宇航员握手言和,太空竞赛正式谢幕。



但这并不意味着人类的太空事业就此画上了句号。美苏两国在竞赛场上握手言和之时,也正是中国这头沉睡的雄狮苏醒之时。熬过了近代的屈辱史、打败了日本侵略者、建立了人民政权、解放了思想和生产力之后,体量庞大人才辈出的中国,注定会是接过两个先驱国家太空探索接力棒的新挑战者。


中国的太空事业起步略晚,真正进入太空的标志是?1970年4月24日上天的东方红一号卫星。但随后中国太空事业的发展速度却如同火箭一般,不仅拥有了属于自己的运载火箭长征系列,还逐步实现了载人航天、航天员出舱作业、空间站装配、月球探测等高难度目标。


东方红一号备份


也许在不久的将来,上九天揽月,这个千年以来流传在中国文化中的浪漫动作,就要在我们这一代人的生命历程中实现





说到这里,或许你也有了去太空一探究竟的愿望。接下来我们还会有11期太空之旅专题,请持续关注,跟我们一起遨游太空。



END



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