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那些人類飛行史中的一小步精選已有 402 次閱讀2016-6-17 07:08|個(gè)人分類:航天人物|系統(tǒng)分類:科普集錦|關(guān)鍵詞:航天 航空 飛行作者：蔣迅本文已于2016年5月發(fā)表在中國社會(huì)科學(xué)報(bào)科學(xué)與人文版。當(dāng)美國宇航員阿姆斯特朗踏上月球的時(shí)候，他說了一句著名的話：“這是一個(gè)人的一小步，卻是人類的一大步。”據(jù)說這句話不是他事先想好的，而是即興說出來的。這句話特別形像，因?yàn)樗鳛閭€(gè)人的這一步，代表的是人類從地球到月球的一大步；是NASA的40萬人智慧的結(jié)晶。歷史上，人類飛行的每一個(gè)進(jìn)步都從一小步開始的。今天我們就來看一看這些小步子在人類從天空到太空中發(fā)揮的作用吧。人類對飛翔的追求已經(jīng)有上千年的歷史。最早的技術(shù)有風(fēng)箏、氣球和滑翔機(jī)。但遺憾的是，這些追求飛翔的前輩們大多沒有為我們留下可以依據(jù)的數(shù)據(jù)。讓我們以可靠的信息來看一看人類追求飛天的那些第一步吧。圖1.奧托李林塔爾（Otto Lilienthal）先來說說李林塔爾。李林塔爾搞的是滑翔飛行。雖然不是第一個(gè)飛行滑翔機(jī)的人，但他是第一位詳細(xì)記錄他的可重復(fù)滑翔飛行的人。自1891年，他一共做過兩千多次滑翔飛行，直到他在1896年在一次飛行中死亡。他的第一次滑翔飛行只有25米。到他去世的時(shí)候，他也只是達(dá)到了250米的記錄。圖2.萊特兄弟（Wright brothers）萊特兄弟的成績是眾所周知的。應(yīng)該說，萊特兄弟雖然不是進(jìn)行航空器飛行試驗(yàn)的第一人，但他們首創(chuàng)了讓固定翼飛機(jī)能受控飛行的飛行控制系統(tǒng)，從而為飛機(jī)的實(shí)用化奠定了基礎(chǔ)。但是他們的第一次成功飛行怎么樣呢？那是1903年12月17日。奧維爾殿S駕駛自行研制的固定翼飛機(jī)”飛行者一號(hào)”實(shí)現(xiàn)了人類史上首次重于空氣的航空器持續(xù)而且受控的動(dòng)力飛行。他飛行了12秒，航程36.5米，時(shí)速只有每小時(shí)10.9公里。這次飛行被拍成了上圖所示的那張著名的照片。圖3.羅伯特戈達(dá)德（Robert H. Goddard）說起火箭，人們想到的是那些搭載了人造衛(wèi)星的龐然大物。但是在火箭出現(xiàn)的最初時(shí)期，火箭的飛行遠(yuǎn)沒有如此輝煌的記錄。1926年3月16日戈達(dá)德在麻薩諸塞州的奧本市成功發(fā)射了一枚液體燃料火箭。這枚火箭到達(dá)高度為12.5米，飛行2.5秒，時(shí)速只達(dá)到每小時(shí)96公里。很難把一個(gè)12.5米的飛行和現(xiàn)代空間活動(dòng)聯(lián)系起來。盡管它只上升到了12.5米的高度，這次事件在火箭歷史上具有重要的意義。事實(shí)上，它是世界上第一枚液體燃料火箭，它驗(yàn)證了火箭的理論。圖4.尤里加加林（Yuri Gagarin）人類從飛機(jī)到飛船是沖出地球的第一步。這一步被蘇聯(lián)宇航員加加林走了出來。那是1961年4月12日。加加林乘坐東方一號(hào)宇宙飛船從拜科努爾航天發(fā)射場起飛，在遠(yuǎn)地點(diǎn)為301公里的軌道上繞地球一周，歷時(shí)1小時(shí)48分鐘后安全返回，完成了世界上首次載人宇宙飛行，實(shí)現(xiàn)了人類進(jìn)入太空的愿望。不到一個(gè)月后，美國宇航員艾倫謝潑德（Alan Shepard）也進(jìn)入了太空，但他沒有環(huán)繞地球飛行，只是在一個(gè)彈道上飛行了15分鐘。圖5.阿列克謝列昂諾夫（Alexey Leonov）第一位實(shí)現(xiàn)太空行走的是蘇聯(lián)宇航員列昂諾夫。1965年3月18日，列昂諾夫拴著5米長的安全繩，離開宇宙飛船到達(dá)太空環(huán)境中進(jìn)行了了10分鐘的活動(dòng)。圖6.尼爾阿姆斯特朗（Neil Armstrong）接下來就是我們一開始說的阿姆斯特朗登月了。那是1969年7月21日。他與另一位宇航員巴茲奧爾德林一起登陸月球。阿姆斯特朗在月球上走的最遠(yuǎn)距離是59米，他們在月球上停留了兩個(gè)半小時(shí)。布魯斯麥克坎德雷斯（Bruce McCandless II）第一個(gè)成為“人類衛(wèi)星”的是美國宇航員麥克坎德雷斯。1984年2月7日，克坎德雷斯搭乘挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)。他在沒有繩索保護(hù)的情況下實(shí)現(xiàn)了自由行走，離開挑戰(zhàn)者號(hào)航天飛機(jī)97.5米。他因此成為了第一顆“人類衛(wèi)星”。與他同一天實(shí)現(xiàn)無繩太空行走的還有羅伯特斯圖爾特（Robert L. Stewart）。不過，由於這項(xiàng)技術(shù)過於危險(xiǎn)，NASA后來沒有再采用它。這些故事告訴我們，不能忽略哪怕是微小的一點(diǎn)點(diǎn)成功?？萍嫉倪M(jìn)步往往是從微小走向輝煌的。LongHairNasaGuy，當(dāng)年看阿波羅登月的小孩已經(jīng)成了NASA工程師但是，這些一小步的背后是什么呢？就拿阿波羅登月來說，當(dāng)年美國政府投資254億美元，有40萬人參加了這項(xiàng)計(jì)劃。所以，當(dāng)我們看到阿姆斯特朗一個(gè)人的輝煌時(shí)，請不要忘記這些幕后英雄。再來看李林塔爾。他在1896年8月9日的一次滑翔飛行中，從17米的空中摔落，造成脊椎斷裂，并于翌日去世，臨終前他的遺言是：“少許犧牲是必須的！”讓我們也懷念這些為人類飛翔而獻(xiàn)身的先驅(qū)們。戈達(dá)德雖然成功發(fā)射了第一個(gè)液體燃料火箭，但是他的實(shí)驗(yàn)從來沒有超過2.7公里，而當(dāng)時(shí)的飛機(jī)已經(jīng)到了15公里的高空，氣球更是到了22公里。兩個(gè)小步和兩個(gè)飛躍那么下一個(gè)一小步是什么呢？應(yīng)該是登陸火星吧。人類對火星的實(shí)地探索始于1960年代。當(dāng)時(shí)美蘇發(fā)射了一些火星探測器，多以失敗告終。1976年9月3日，NASA的“海盜1號(hào)”登陸器在火星表面成功著陸，并且成功向地球發(fā)回照片。著陸器有三只支撐腳，它一步未移。第一部火星車是在1997年7月4日著陸火星的。NASA的“火星探路者”攜帶了“旅居者號(hào)”安全著陸。“旅居者號(hào)”行駛距離僅有100多米。NASA下一個(gè)目標(biāo)是把人送上火星并安全返回。這一目標(biāo)跟當(dāng)年肯尼迪總統(tǒng)提出的在月球登陸異曲同工。雖然NASA估計(jì)這個(gè)目標(biāo)將在2030年代實(shí)現(xiàn)，但是沒有一個(gè)明確的時(shí)刻表。我們知道，火星和月球有很大的不同?；鹦蔷嚯x地球遙遠(yuǎn)，按現(xiàn)有技術(shù)要半年多時(shí)間才能到達(dá)。改進(jìn)推進(jìn)技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。在這段時(shí)間里，宇航員需要接受宇宙輻射線的風(fēng)險(xiǎn)。這個(gè)問題至今沒有解決。宇航員在孤獨(dú)的旅行中還要面對生理上、心理上的考驗(yàn)?；鹦堑倪b遠(yuǎn)限制了地球上物資的提供，這包括宇航員所需的食物和水以及返回地球的燃料。運(yùn)載能力也是一個(gè)大問題。我們都看到了好奇好落地火星的驚險(xiǎn)過程。而載人飛行所需送到火星地面的載荷是好奇號(hào)的三十多倍。這對升空和著陸都是巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)然這包括返回地球所需的燃料。所以如何能在火星上就地取源也是一個(gè)重大課題。這里水是一個(gè)關(guān)鍵。帶去的水是有限的。我們必須能循環(huán)利用?；鹦巧想m然證明存在著水，但人們對如何能使用火星上的水還一無所知。NASA承認(rèn)，必須開發(fā)更多更先進(jìn)的技術(shù)才有可能達(dá)到既定目標(biāo)。而更大的困難可能是財(cái)政的支持，而這一點(diǎn)說到底是一個(gè)政治問題。我們看到，人類飛天的那些一小步是一步比一步艱難，但人類從來沒有停止過這