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冲出摇篮——苏联发射世界上第一颗人造地球卫星

我要评论 来源:互联网  2008-6-24 13:05:00  作者:网友  浏览次数:
[导读]:在今天,世界航天事业正飞速地发展着,而早在本世纪初,俄国的科学巨人齐奥
尔科夫斯基就提出了著名的预言:
      “地球是理想的摇篮,但人类不能永远生活在摇篮里。……在寻求光和空间的过
程中,起初是怯生生地探索大气层的极限,其后就会把它的控制延伸到整个太阳系。”
虽然在当时的科技条件下,齐奥尔科夫斯基只是空怀预见之才,只能为火箭技术
和星际航行奠定基本的理论概念,但他的这句名言却激励着人类为挣脱大地的束缚而
努力。人造地球卫星的上天,就是人类向宇宙迈出的第一步。
    永存的火箭运动公式
 
  在今天,世界航天事业正飞速地发展着,而早在本世纪初,俄国的科学巨人齐奥
尔科夫斯基就提出了著名的预言:
      “地球是理想的摇篮,但人类不能永远生活在摇篮里。……在寻求光和空间的过
程中,起初是怯生生地探索大气层的极限,其后就会把它的控制延伸到整个太阳系。”
虽然在当时的科技条件下,齐奥尔科夫斯基只是空怀预见之才,只能为火箭技术
和星际航行奠定基本的理论概念,但他的这句名言却激励着人类为挣脱大地的束缚而
努力。人造地球卫星的上天,就是人类向宇宙迈出的第一步。

     永存的火箭运动公式

           在中国古代,人们用竹管或纸做成前端封闭、后端开口的小药筒,在药筒尾部的
侧壁上钻一个小孔,把火药装入药筒内,并把药线穿入药筒侧壁的小孔内,然后把药
筒绑在箭杆上。使用时点燃药线,火焰和大量的气体就猛地从药筒后端的开口处喷射
出来,从而产生反作用力,箭在反作用力的推动下向前疾飞而去,这就是原始的火箭。
公元10世纪末,火箭被用于战争;公元1232年,宋朝军队在与入侵中原的金兵进行著
名的汴京之战中,就使用了火箭;到13世纪,随着元军西征,中国的火药和火箭技术
逐渐被传到阿拉伯国家。尔后,阿拉伯人与欧洲人交战时,火箭技术又被传到了欧洲。
由此可见,中国是火箭的故乡。尽管中国当时的火箭技术具有原始性质,但是,所使
用的基本原理——反作用推进原理,却成了近代火箭技术的基础。在近代,俄国的齐
奥尔科夫斯基、美国的哥达德、德国的奥伯特走在了世界的前头,成为研究火箭技术
的先驱者。
      17世纪末,英国科学家牛顿踏着前辈“伟人之肩”,发现了力学三定律和万有引
力定律,建立了天体力学理论体系。牛顿第一定律指出:一个物体在没有受到外力作
用时,它将保持原来相对静止或匀速直线运动的状态;牛顿第二定律指出:作用于一
个物体上的力,将使物体在受力的方向上加速运动,加速度的大小与作用在它身上的
力成正比,与物体的质量成反比;牛顿第三定律指出:物体上的作用力与反作用力,
总是大小相等、方向相反。牛顿的万有引力定律告诉人们;宇宙间任何两个物体都是
相互吸引的,引力的大小与两物体的质量的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反
比。
      牛顿的万有引力定律说明,在宇宙中的万物之间,包括人与地球之间,都在相互
吸引。人之所以跳不出地球,树上的苹果之所以要落在地上,就是由于受到地球的吸
引。这种看不见、摸不着的地球引力,是束缚人类进入太空的关键因素。人类欲跨入
太空,就必须要克服这一神秘的引力。
      那么,如何来克服地球的引力呢?近代物理学帮助人们从理论上找到了科学的答
案,那就是速度与力量。物理学认为:当一个物体做圆周运动时,必会有一个惯性离
心力。这个力的大小,与物体的质量和物体做圆周运动时的切线速度的平方的积成正
比,而与圆的半径成反比。这样,一个物体要在大气层外沿圆轨道绕地球运行而不掉
回地面,那它凭借环绕地球运动的速度所产生的惯性离心力,必须刚好等于地球对它
的引力。要达到这个要求,该物体环绕地球的速度约等于每秒 7.9公里。这个环绕速
度值就是第一宇宙速度。当物体的速度低于第一宇宙速度时,物体就要落回地球;当
物体的速度等于第一宇宙速度时,物体就会按椭圆轨道绕地球运动。由此可见,要摆
脱地球的引力,进入太空,速度是个关键因素。
      为了谋求这一特殊的速度,实现遨游太空的梦想,人们又开始了新的探索。19世
纪末,俄国人齐奥尔科夫斯基通过计算证明,要到宇宙空间去旅行,必须采用多级火
箭,造出一种“火箭列车”,即当第一级火箭燃烧完后就自动脱落,并引燃第二级火
箭;第二级火箭燃烧完后又自动脱落,再引燃第三级火箭……,就这样,火箭像接力
跑似地不断被加速,直到把火箭头送入太空。齐奥尔科夫斯基的这一思想,从理论上
解决了人类挣脱地球引力进入太空的可行性方法。
      与此同时,齐奥尔科夫斯基还提出了用液体燃料代替固体燃料作为火箭推进剂的
设计思想,并画出了用液体火箭发动机做动力的火箭结构示意图,设想用燃烧值大的
煤油和液态氧作为火箭的推进剂。他预言将来一定会使用液体燃料的火箭。1898年,
齐奥尔科夫斯基完成了他的第一篇关于空间飞行用的液体推进剂火箭的论文。1900年,
他先后发表了一系列论述火箭的科学论文,提出了许多有见地的想法。但是,由于当
时人们的兴趣都集中在刚刚出现的飞机和汽车上,齐奥尔科夫斯基的研究成果并没有
引起人们的重视。
      齐奥尔科夫斯基在《利用喷气装置探测宇宙空间》的论文中,给出了一个确定火
箭所能达到的最大速度的公式,这个公式没有考虑到空气阻力和地心引力的作用,人
们把它叫做齐奥尔科夫斯基公式。

           υ=w·lnm0/m式中,υ表示火箭达到的最大速度;w代表火箭发动机的喷气速
度;m0代表火箭起飞时的质量;m代表推进剂烧完时火箭的质量;ln是自然对数符号;
m0与m的比叫做火箭的质量比。

           这是宇宙航行的基本公式,谁不懂得这个公式,谁就不懂得宇宙航行。这个公式
告诉我们,火箭的最大速度和喷气速度成正比,也与质量比的自然对数成正比。因此,
增加喷气速度或增加质量比,都能增大火箭的速度。要想增加喷气速度,就要采用高
能推进剂,要想增加火箭的质量比,就要尽量多装推进剂,尽量减轻火箭结构的重量,
结构做得越轻巧越好。
     然而,打开通天之路的最大困难在于克服地球重力的束缚,为此,必须首先考虑
这个地球重力对火箭运动特征的影响,也就是说,必须精确地计算出冲破地球重力这
道“铜墙铁壁”所需的燃料贮存量。于是,他又着手对这个问题进行研究,更加鲜明
地提出了描述火箭在重力场中运动时所能达到的最大速度的另一个数学公式:

        v=w(1-g/a)ln(m2/m1+1)

          式中,ν代表火箭达到的最大速度;w代表火箭喷气管的排气速度;m1 代表除了
燃料外的火箭质量;m2代表燃料质量;g 代表重力加速度;α代表火箭所具有的等加
速度。
     但是,他这篇长达50页的论文一再被退稿,最后,在朋友v.j.阿索诺夫的帮助下,
才于1903年在莫斯科《科学评论》杂志上得以发表。

     向地球引力挑战

          齐奥尔科夫斯基在理论上取得了巨大的进展,但真正的突破却发生在美国。美国
的科学家罗伯特·哥达德第一个制出了齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭。
      哥达德也明白,老式火箭是不适用的,如果使用火药,不仅不容易控制它的燃烧,
而且它的排气无论如何都不够快,真正需要的是某种液态燃料,它可以泵入一个小室,
在那里燃烧,泵可以启动和停止,以控制燃烧进程的快慢,由此,排气就可以控制了。
1923年11月,哥达德首先造出了世界上第一台液体火箭发动机,并进行了试验。
      发动机的重量仅有 5.5公斤,里面装有一份汽油和一份液态氧。将这两种液体泵入燃
烧室,它们就在那里混合并引燃。这台发动机工作良好,成功地燃烧了27秒钟。这次
成功的试验使哥达德欣喜若狂,他决心要把装有这种发动机的火箭送上天空。于是,
哥达德决定下一步是向上发射一支液体燃料的火箭。
      要进行试验,就需要场地,哥达德找到了他的姑母,借用她在马萨诸塞州奥本的
农场进行这种实验。
      1926年 3月16日,哥达德一切准备就绪,火箭行将点火,但能否成功,他也没有
把握。这枚火箭长约 1.2米,直径仅有15厘米。此时,天气寒冷,地上还积着雪,哥
达德穿着大衣和长统靴,站在那个像儿童玩具一样的装置面前,他的妻子为他拍了一
张照片。
      但是,令人遗憾的是没有记者出席,也没有人对他的实验感兴趣,第一支液体燃
料火箭即将升空,这里将发生的事情乃是本世纪最重要的新闻之一。
      哥达德点燃了火箭,火箭像一条火龙,急骤地冲向天空,它在空中上升到了56米
高度,速度达到了每小时96公里。虽然这次试验火箭的发动机只工作了 2.5秒钟,飞
行的距离仅68米,但这次试验的成功具有划时代的意义,哥达德后来因此而获得了“
近代火箭之父”的美称。
        哥达德设法从史密逊学院得到了几千美元的资金,继续他的工作。1929年 7月,
他发射了一支更大的火箭,它比第一支火箭飞得更高、更快,而且更重要的是,它携
带了一个气压表和一个温度计,并用一只小照相机拍摄了它们的读数。这是第一支携
带仪器的火箭。
      哥达德进行火箭试验的消息传出去了,而且越传越神,说他试图飞往月球。于是,
许多人开始嘲笑他,《纽约时报》发表社论告诫哥达德,说他的一切科学研究都错了。
但是,哥达德对此不屑一顾,他继续进行他的试验。有一次,有一支火箭发出了
震耳的噪声,有人赶忙叫来了警察和消防队员,于是,哥达德接到命令:不允许他再
在马萨诸塞州进行火箭实验。
   这对哥达德真是一个不小的打击,但幸好,美国著名的飞行员林德伯格对哥达德
    十分支持,他利用自己在社会上的影响为哥达德申辩,并在经济上给予支持,结果,
哥达德在新墨西哥建立了一个新的火箭发射场。
      哥达德建造了一些更大的火箭,发展了许多设想,这些设想当今在所有的火箭上
都有所应用。他指出了建造形状恰当的燃料室的方法,以及如何维持它的四壁的冷却;
他还说明了怎样操纵火箭,以及如何使它沿着直线前进。
   哥达德还研究了多级火箭,并取得了专利。他设想,由一枚大火箭上再装上一支
   小火箭,组成一枚两级火箭,点燃大火箭的燃料,可将大火箭本身连带小火箭一起送
到高层大气。这时,大火箭燃料用尽,便与小火箭脱离而下落,与此同时,小火箭开
始工作。小火箭要比整个火箭在不分成两级的情况下,上升高得多、也快得多。
到30年代末,哥达德发射的火箭速度终于超过了声速,其上升的高度达到了 2.4
公里。但是,美国政府从未真正重视过他的工作,所以,此时美国在火箭的应用上却
落后于德国。

     德国后来居上

            哥达德实验液体火箭获得成功后不久突然接到一封信,信中说:“我多年从事研
究如何用火箭飞出地球的问题。当我正要发表我的实验和计算结果时,由报纸上得知,
我在这方面的探索不是孤独的,而您,亲爱的先生,在这方面已做了很重要的工作。
虽然我作了不少努力,仍未得到您在这方面的著作,因此,请您是否赐寄几册”。
写信人不是寻常之辈,乃是火箭三先驱之一的奥伯特。
      赫尔曼·奥伯特原是一位数学家,后来他也对液体火箭产生了极大的兴趣。1923
年他在德国出版了《飞往星际的火箭》一书,在书中他对多级空间运载工具的火箭推
力作了重要的数学论证,并对未来的液体燃料火箭、人造卫星、宇宙飞船,以及宇宙
空间站等作了精彩的设想和预言。这本书立刻在德国引起极大的轰动,激发了许许多
多德国青年对宇宙旅行的憧憬。1927年,德国成立了世界上第一个宇宙旅行协会,出
版了名为《火箭》的刊物。
      1929年,奥伯特又发表了《通向空间旅行的道路》,详细地描述了载人空间飞行
器的运载工具、制动火箭,以及用于回收的降落伞,还论述了利用地球卫星对地球表
面进行侦察,以及借助反光镜发送信号的问题。与此同时,奥伯特与自己的 3名实验
助手开始共同试验液体燃料火箭。他的 3名助手也不是等闲之辈,黑德尔、奈培尔、
冯·布劳恩都是火箭专家。他们为奥伯特后来研制液体火箭的成功作出了重要的贡献。
其中,冯·布劳恩是一位才华横溢的有为青年,他后来为希特勒研制 v-2火箭立下汗
马功劳。
      1933年,冯·布劳恩具体组织了“集腋”-1号火箭,即 a-1火箭的研制试验。此
种火箭长1.4米,直径0.3米,重150公斤,以酒精和液氧作推进剂,发动机推力为300
公斤。虽然 a-1火箭在静止的地面上试验获得了成功,但火箭在发射时点火仅半秒钟
便爆炸了,后来查明了原因,是由于积存于燃烧室的混合气体过多,加上点火延迟等
原因所造成的。
      原因找出来了,但冯·布劳恩并没有再制造第二枚 a-1火箭。当时,人们的注意
力主要放在发动机的制造和改进上,对如何解决火箭的飞行稳定性问题尚一无所知,
而此时布劳恩领导的小组借鉴了飞机稳定飞行的原理,对火箭重新进行了设计。这枚
新火箭便是a-2火箭,重量为270公斤。
      1934年的圣诞节前夕,在北海的包尔库姆岛上,布劳恩的新火箭试射取得了成功。
那天,布劳恩小组人员发射了2枚a-2火箭,一枚叫做默斯,另一枚叫做摩里茨,结果,
他们高兴地看到 a-2火箭飞到了2.5公里的高空。a-2火箭的成功,对德国人无疑是吉
祥之兆,德国军方更是欣喜若狂,于是慷慨解囊,为布劳恩他们提供了大量的资金。
布劳恩小组的成员们则以更大的劲头开始着手 a-3火箭的研制,并根据德国陆军司令
部的意图,大胆地拟制了射程达275公里、战斗部装药达1吨的弹道火箭方案,即 a-4
火箭。
      1937年9月,德国首次进行了新型a-3火箭的发射。a-3火箭体积庞大,全长达7米,
重量为750公斤,射程达 1350公里。由于制导装置不够完善,所以失败是德国试验人
员预料中的。
      1937年隆冬时节,佩内明德千里冰封,万物休眠,但德国科学家们正在紧张地忙
碌着,只见一枚溜光锃亮的火箭又耸立在发射台上,这就是a-3火箭。
      火箭徐徐升起,人们兴奋地注视着不断升高的火箭,在观察台上欢呼着。但是,
当火箭升空几百米后却突然倾斜,然后掉头葬身于大海之中。以后,德国人又接连两
次发射了a-3火箭,同样也遭到了失败。
      a-3 火箭的发动机工作是正常的,问题是出在控制系统上。为了解决这个难题,
冯·布劳恩等火箭专家发展了地面模拟技术。这是一种成功的试验方法,通过大量模
拟试验,发现 a-3控制系统的伺服回路响应太慢,伺服机构的控制力矩过小,并存在
着导线接点焊接不牢等隐患。
      布劳恩再次重新设计了控制系统,扩大了燃气舵的面积,并设计成回收型火箭。
回收的主要目的是为了使弹体内的仪器设备不致被摔坏,便于故障分析。这个经修改
后的火箭改名为 a-5型试验火箭。虽然a-5型火箭与a-3型火箭大小相同,然而却有着
更科学的诱导系统,以及完全新式的控制系统,还大幅度地改进了引擎。它可以产生
1500公斤的推力,垂直发射时射程为13公里,而按一定角度发射时可达18公里。
      1938年底,a-5型火箭再一次进行了发射。火箭开始时垂直上升,到达约 13公里
的高度后改为斜向飞行,这次试验 a-5火箭终于实现了预期的目标。在以后的几次试
验中,德国人利用雷达波来制导,取得了更高的控制精度。a-5 火箭试射成功的数量
多达30枚,其中有不少火箭落入海中而毫无损伤,回收后还可重复使用,这证明了制
造远距离飞行的火箭是完全可能的。

     研制“神奇武器”

           早在1936年,德国陆军就批准了布劳恩小组拟制的弹道火箭方案,并作出了两项
具有深远意义的重大决策:一是从军费中拨出2000万马克作为 a-4火箭的研制经费;
二是在奥得河通向波罗的海出口处的乌泽多姆小岛上建造新的火箭发射试验基地。那
是面临格赖无斯瓦德湾的一个风光秀丽的渔村,位于岛的北端,当地人称之为佩内明
德。整个佩内明德火箭基地造价很高,德国人花费了3亿马克。
      a-5火箭研制成功后,德国军事当局立即下令研制作战型的弹道火箭a-4,即著名
的 v-2火箭,并在德国陆军元帅冯·布劳希茨的指挥下,抽调数千名士兵,加快了佩
内明德试验基地的建设。不久,位于乌泽多姆岛最北端的发射台以及发电厂、总装厂、
实验室、生活区等陆续建成,新增调的大批科技人员和技术工人也纷纷来到这里,从
此,v-2弹道火箭的研制工作在德国得以全面展开。
      v-2火箭是一种弹道火箭,长14米,直径 1.65米,装满燃料和炸药时重量约为13
吨,不装燃料时净重4吨,没有翼,最大飞行速度达每小时5724公里,弹道高约100公
里,在个别情况下还可再大一些,它在水平飞行时的航程平均为280至300公里,有时
还要远些。
      v-2 火箭的构造像飞机的机身,弹内有数个仓,为了便于运输和装配,火箭分为
几节。在头仓里,装有重1000公斤的炸药及信管,第二个仓装有操纵仪表及电动无线
电操纵机构。为便于安装和检查上述这些仪器,在仓外的蒙皮上,还有可拆卸的仓盖。
在燃料仓里,有用作燃料的酒精和氧化剂,尾仓装有发动机,后部安装有尾翼,带有
小型空气舵,以及将火箭放在发射架上用的支撑杆的安定面。在喷口处装有另一个舵,
它是由耐火材料石墨制成的,安装在气流喷出时经过的地方,用以在低速度时操纵火
箭起飞,以及在没有空气的空间中飞行,因为在那里空气舵不再起作用。
      火箭采用液体燃料火箭喷气发动机,以酒精和液氧作推进剂。当火箭从发射装置
上垂直发射后,采用带程序装置及计算飞行速度仪器的自主式陀螺控制系统控制主动
段飞行,然后按自由抛物体弹道飞向目标。由于要求这种火箭能携带1000公斤重的弹
头飞行数百公里,所以,发动机工作后每分钟要消耗4吨酒精和5吨液氧,而且采用了
涡轮泵代替压缩空气把推进剂输入燃烧室。此外,还采用了酒精对燃烧室进行再生和
“发汗”冷却,用两个双自由度陀螺仪和程序机构调整飞行姿态,以及用积分加速度
表控制发动机关机等新技术。这在当时来说,的确算得上是最新国防尖端技术的集中
体现了。
      布劳恩雄心勃勃地制造出来的v-2火箭,却在最初的试验中连连失败。
      1942年6月13日,在接受过几次检查之后,v-2火箭终于准备就绪。发射前倒数计
数器逐渐指到了零,一切顺利,没有发生什么重大问题。
      在一片烟雾及水蒸气之中,火箭逐渐离开了发射台,冉冉上升,然而,仅仅一分
半钟,发动机却出了毛病,火箭摇摇晃晃地栽了下来,落在了距离发射台只有 1公里
的波罗的海中,兴致勃勃前来观看的德国军火生产部长施佩尔和空军总监米尔希也因
此扫兴而归。
      6月16日,v-2火箭第二次试射,但同样是发动机出了故障,只是故障出现得更晚
一些,但德国人从回收的自动计测仪上发现,v-2 火箭曾经达到了超音速度,这多少
又鼓舞了一下士气,因为火箭达到音速在当时是一个可贺的历史性成果。
      v-2火箭在第三次发射时获得了完全成功。1942年10月3日,又一枚 v-2火箭耸立
在发射台上,点火后1分钟,火箭飞到了8万米的高度,然后倾转航向进入了预定的弹
道,一直飞出了试验者的视界,弹上的信号发射器发射的声音信号持续了 5分多钟,
最后,地面多普勒探测雷达指明了它的落点——距离发射台 190公里的波罗的海海面
上。德军观察飞机立即奉命飞临现场,从海面上绿色染剂的标示中找到了火箭。
    v-2 火箭终于发射成功,令德国军方十分满意。正是有了德国这一次创举之后,
人类弹道导弹的时代才慢慢地拉开了序幕。
      1944年9月8日晚6时43分,英国伦敦居民正忙着晚餐,突然,呼啸之声划破长空,
紧接着就是一声巨响,一枚巨型炸弹从天而降,这枚炸弹就是希特勒的另一种“神奇
武器”——v-2 火箭,它是从遥远的荷兰海牙郊区的丛林中发射来的,致使伦敦市民
当场死伤10多人,给伦敦居民带来了极大的恐惧。
      从这一天起,到1945年3月27日,共有5800枚v-2火箭运送到了德军部队,其中向
英国、比利时等国发射了4300多枚,对英国平民造成了巨大的伤亡和心理压力。

     “伴侣”-1号

           火箭并不仅仅只是用于战争的武器,它也对航天技术产生了深远的影响。
      第二次世界大战结束后,美国仍然沉醉在核武器制胜的美梦之中,而苏联却在加
紧研制大型运载火箭,准备即将开始的空间竞赛。1947年10月18日,苏联火箭专家卡
拉廖夫领导研制的苏联第一枚弹道式火箭试验成功。1949年 5月24日,卡拉廖夫研制
的第一枚地球物理火箭p-1a发射上天,达到了预定高度,火箭上安装的两台各85公斤
的仪器,获得了高空飞行的新数据。到1957年 5月,卡拉廖夫设计局又研制成功了一
种新型单级地球物理火箭,它能把2200公斤的有效载荷发射到212公里的高空。
       卡拉廖夫脚踏实地地攀登火箭技术的高峰,一步一步地实现了他对宇宙飞行的理
想。1957年 8月21日,卡拉廖夫的夙愿终于实现了,这一天,苏联发射成功了第一枚
洲际运载火箭,这枚火箭就是后来发射世界上第一艘宇宙飞船“东方”号火箭的雏形。
1957年 7月到1958年12月,是国际地球物理年,这期间将有60多个国家的几千名
学者同时研究太阳黑子、宇宙射线、地球磁场、气象等问题。从1954年就开始了各项
筹备工作。许多科学家呼吁,希望在当时自称为世界第一强国的美国在1957年发射一
颗人造地球卫星,以纪念国际地球物理年并探测太空的奥秘。
       卡拉廖夫从新闻界的报道中得知了美国人正在研究人造地球卫星的计划后,仔细
地考虑了苏联的技术水平,认为有能力把一个 100公斤的载荷送入地球轨道。于是,
他和同事们拟制了一个在近期内发射卫星的报告,并呈送给苏共中央。
     苏联领导人赫鲁晓夫接到报告后,不禁喜出望外,赫鲁晓夫等人认为,这一年发
射卫星在政治上的影响将远远超过在科学上的影响,如果能先于不可一世的美国将卫
星送入太空,苏联的国际威望将会空前提高,并且,这一年11月又是“十月革命”40
周年的大庆,它的意义就更不一般。于是,赫鲁晓夫召集苏共中央政治局专门讨论了
发射卫星的报告,很快就作出了批复:同意报告的设想,一定要抢在美国之前将卫星
送上天。为了加快研制进程,有关部门把一个研究所和一家工厂提供给总设计师卡拉
廖夫,以便保证他研制和生产卫星以及送卫星上天的运载火箭。
     9 月,一个直径58厘米,由铝合金材料制造的呈圆球形的卫星已出现在卡拉廖夫
面前,这就是后来无人不晓、被命名为“伴侣”-1号的卫星。它重83.6公斤,周围均
布4根弹簧鞭状天线,其中一对天线长 240厘米,另一对天线长290厘米,卫星内部没
有什么特别的仪器,只装有两台功率为1000毫瓦的无线电发射机、化学电池、测量星
内温度与压力的感应元件、磁强计和辐射计数器等。
     紧接着,发射卫星用的运载火箭也完成了最后的试验,这枚火箭是在洲际导弹的
基础上稍加改进而成的,取名为“卫星”号。
     这枚“卫星”号运载火箭的确不一般,它由两级火箭并联而成,4 台液体火箭发
动机组成第一级,并联捆绑在第二级的四周,第二级采用 1台液体火箭发动机,整个
运载火箭起飞重为 267吨,高达29.2米,最大宽度为10.3米。为了控制火箭的航向,
在其尾部另外安装了12台可摆动的小型游标发动机。至此,苏联发射卫星的准备工作
在不声不响中已全部完成。
   历史性时刻终于来到了!
     1957年10月4日,在离莫斯科 2000公里的哈萨克境内的拜科努尔宇宙飞行器发射
场,“卫星”号火箭悄然矗立在钢铁发射架上,火箭头部的整流罩内,一个非凡的金
属球整装待发。
     为了发射这颗卫星,基地的一个发射台上用水泥建造了一个巨大的导流槽,用以
引导火箭喷出的熊熊烈焰,导流槽的洞穴很像是海底大隧道的入口处,而在它的上面
就耸立着威力无比的火箭,几支巨大的硕长的钢铁架子紧紧地钳住火箭,直到火箭起
飞时它们才会松开。
      发射前的各项准备和检验工作完毕,一切正常,发射指挥中心发出最后10秒的倒
计时发射指令:
      “10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、0,发射!”
      火箭在一片浓烟和烈焰的衬托下,随着隆隆巨响徐徐升起,尾部喷着长长的火焰
越飞越快,直上云天,从人们的视野中消失在茫茫的天际中。
      正在收听广播的美国听众们突然从收音机里听到一种神秘的电子哗哗声。当时,
关于飞碟的传说正在美国兴起,人们自然联想到神秘的ufo,无形中产生了恐惧,
彼此相互小心地询问着,甚至有些人打电话给电台的小姐们,想证实自己的猜测。但
这些美国人中却根本没有人想到这是一个非凡的金属球正在太空中飞行,而且它标志
着人类充满幻想、希望、恐惧的太空战时代的到来。
        大约过了 2个小时,当美国人还在对此议论纷纷之时,苏联塔斯社发表了如下震
惊世界的新闻:
     “从苏联领土上成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星,……运载火箭使卫星
的运行速度达到了大约每秒25000英尺。
      卫星正以椭圆轨道绕地球运行。……根据目前借助直接观察而进一步校正的计算,
卫星将在离地面高达500英里上空飞行,轨道平面同赤道的倾角是65度。
      卫星为球形,直径约22.8英寸,重 184磅,卫星上安装有两架无线电发射机,以
便持续不断地发射出无线电信号。
    1957年10月5日,卫星将再次通过莫斯科上空……”
      这个称作卫星的金属球,苏联人取名叫作“伴侣”-1号,它是一种光亮异常的铝
制圆球,是由苏联 p-7型导弹改装的一种运载火箭发射上天的。在当时,恐怕没有多
少人知道世界上会有卫星这种东西,然而,在苏联,有一群专家的确把它发射上天了。
苏联为了纪念这次历史性的发射,就在这个发射台附近建立了一座纪念碑。
       作为一颗卫星,“伴侣”-1号不过是一只与无线电发报机相连的巨型温度计,在
它的上面没有任何复杂的仪器,更没有任何有用的功能。在它那密封的铝壳内,作为
能源的化学电池占据了它的大部分空间,这些电池被大量的气态氮所包围,为那个仅
有两个频段的无线电发报机提供电源。
    “伴侣”-1号在围绕地球运行了3个月后,于1958年 1月4日重返地球,但因与大
气层发生了强烈的摩擦,高温使它化为灰烬。虽然这颗简单的卫星寿命是如此之短,
但由于它是人类第一颗对地球引力进行强有力挑战并获全胜的物体,所以,它不可避
免地像一颗重磅炸弹,引起世界的轰动,也令美国人心惊胆颤。

     航天新纪元

          “伴侣”-1号的上天,标志着人类太空时代已经到来,这颗运行周期为96.17分,
并且能不断地发出无线电信号的卫星轰动了全世界,比苏联人预期的影响更大、更深
远。世界上许多与苏联友好的国家都为此举行了盛大的庆祝集会和游行,而这一切对
于西方国家,尤其对美国来说,却有一种说不出的感觉。20世纪以来,美国人第一次
产生了自卑心理,有些美国人主张把这一天定为国耻日,把这一年比作第二次世界大
战中的珍珠港年。举国上下无不愤怒指责白宫决策者的失误和无能,还有一些人自发
组织起来到白宫前请愿、示威,要求政府作出解释。
      国总统艾森豪威尔等政界头面人物,当然不甘心美国屈居他人之后,他们下决
心要在年底前把卫星送上太空,以挽回政治上和军事上的损失。11月17日,艾森豪威
尔宣布设立总统科学技术顾问,由麻省理工学院院长克里昂博士担任此职。次日,美
国政府批准了陆军制订的卫星发射计划;21日成立了火箭和卫星研究小组;22日美国
航空咨询委员会成立了专门负责空间技术的特别委员会;11月底,参议院派出了调查
组调查卫星发展情况,并写成了报告提交总统,建议成立国家航宇局,统管全美国的
航天活动。艾森豪威尔总统下令把专门进行导弹生产的“红石”军工厂改为生产火箭
的工厂,把冯·布劳恩等火箭专家调来,要求在最短的时间内生产出发射卫星用的运
载火箭。与此同时,作为“探险者”-1号的卫星本体,也在衣阿华州立大学的研究室
里紧张地进行着后期的安装工作。
      冯·布劳恩的努力获得了成功。1958年1月31日,也就是苏联“伴侣”-1 号上天
后的第 119天,在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角的导弹发射场上,布劳恩等人用由“
红石”导弹改制而成的“丘比特-c”运载火箭,将美国第一颗人造卫星“探险者”-1
号成功地送入太空。“探险者”-1号重8.22公斤,呈锥顶圆柱形,高有 203.2厘米,
直径为57.2厘米,星内装有电池、辐射计数管、微流星撞击计数器、感应元件和无线
电收发报机。与“伴侣”-1号相比,“探险者”-1号的寿命更长,而且使用的微型电
子仪器也更为先进,这两点多少给美国人争回点面子。
      继苏联和美国之后,法国于1965年使用自制的“钻石-a”运载火箭将“阿斯泰里
”卫星发射上天,日本于1970年使用自制的“兰达- 4s”运载火箭把名叫“大隅”的
卫星发射上天。1970年4月24日,中国发射成功“东方红”卫星。1971年以后,英国、
印度、加拿大、意大利、澳大利亚、西德、荷兰、西班牙、印度尼西亚等国借助美国
或苏联的运载火箭,也把人造卫星送上了天。今天,在宇宙中已有数千颗卫星在运行,
它们种类繁多,有侦察卫星、通信卫星、导航卫星,还有科学卫星,它们对空间环境、
天体和地球本身进行观测和研究,为人类了解地球、了解宇宙提供了极大的便利条件。

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