摘要:“航天不仅是一项尖端工程的巨大成就,更是一种深刻的精神体验,能够进入人类心灵的深处。”


第三维空间中的自由

人类自诞生以来,就和其他灵长目动物一样,受地球引力制约,生存空间局限于地球表面。或曰:人类生来就是只在一个二维球面——地球表面上活动的生物。

然而,人类绝非甘心如此。几乎每个孩子都有这样的时光:看到鸟儿在空中飞,就希望自己也能长出翅膀到空中自由翱翔。实际上,这不只是孩子的幻想,也是人类美好的向往。

差不多在两个半世纪以前,人类终于能离开地面向空中上升了。但这不是依靠翅膀,而是凭借浮力。1783年,法国的蒙戈尔菲耶兄弟用热空气充填一个亚麻袋,首次升空飘了约2.5千米。19世纪末叶滑翔机兴起,那又宽又平的翼可以载人乘风前进。可是,滑翔机也像气球一样,只能听任风的摆布。

1903年,美国的莱特兄弟在自己设计的滑翔机上装了发动机和推进器,使其速度快得足以在空气中飞行。这就是世界上第一架动力牵引滑翔机,它几乎飞行了1分钟之久。此类飞行器日后有了层出不穷的革新和改进,它们被统称为飞机。

关键在于,要是没有空气的话,那么无论是气球还是飞机,就都不可能离地升空了。人类需要找到某种办法,使物体即使在真空中也能上升。假如用一门巨炮向上发射炮弹,炮弹出膛时的速度越快,就可以射得越高。倘若炮弹前进得非常之快,那么地球的引力就无法迫使它停下来,也更不能将它拉回地面了。将一个物体向上抛射而使之永不返回,所需的速度称为“逃逸速度”。对于地球而言,逃逸速度约为11.2千米/秒。如果一个空心炮弹里面装着人,以这样的速度升空的话,那么他或许就能抵达月球。但是,即使真能造出那样的超级大炮,炮弹发射时的巨大加速度也会置其“乘客”于死地。

人类如何摆脱被禁锢在二维球面上的窘境,在垂直方向的第三维空间中取得越来越多的自由呢?在为此奋斗的历程中,有过哪些惊心动魄的往事?世界各国分别或共同为此作出了哪些贡献?前路遥遥又会遇到怎样的挑战……

航天是一种精神体验

《太空探索通史——从古代世界到星际未来的发现之旅》(以下简称《太空探索通史》)一书,将这个绝对精彩的故事娓娓道来。此书作者罗杰·劳尼厄斯曾任美国****航天局首席航天史学家。他编撰了30余部航天史领域的图书,作品两次获得美国**航天学会历史类图书奖。英文原版《太空探索通史》于2018年推出,作者在“前言”中声称:“航天不仅是一项尖端工程的巨大成就,更是一种深刻的精神体验,能够进入人类心灵的深处。”细读本书,尤觉此言不虚。

《太空探索通史》涉及的史实千头万绪,作者有条不紊地将它们梳理成10章。头3章依次是“为太空探索奠基”“第二次世界大战推动太空探索进程”和“太空探索成为现实”,记叙太空探索之历史背景与蓄势待发,时间是1957年以前;中间4章为“开启太空时代”“登月竞赛”“新**,新使命”和“航天飞机与空间站”,剧情是太空探索正式亮相,美苏两国太空争霸,其他航天**之崛起,以及对航天技术的新思考与新尝试;最后3章是“红色星球的诱惑”“火星之外”和“对太空探索的渴望”,主题是当前正热门的火星探测,更遥远的行星际探测,乃至对未来岁月的展望。

《太空探索通史》中不乏可细细品味的“金句”和颇为中肯的评述。全书每一章各有言简意赅的章首导语,整章内容又组织成诸多各自成篇又彼此呼应的专题。例如,第一章“为太空探索奠基”的导语以此收尾:“直到20世纪初,太空探索才成为现实:俄国人康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基、美国人罗伯特·戈达德和德国人赫尔曼·奥伯特三位航天先驱,与遍布世界各地的业余火箭学会一起,迈出了太空旅行的第一步。”此章的专题“用火箭探索太空”,简介齐奥尔科夫斯基其人,及其在20世纪初首先奠定了现代火箭技术的理论基础。世人皆记得他的名言:“地球是人类的摇篮,但人类不会永远躺在摇篮里。”

戈达德则进了一步,开始实际研制火箭发动机。书中紧接着以两个专题“火箭技术”和“第一枚液体燃料火箭”,介绍了他的非凡事迹。1926年3月16日,戈达德发射了第一枚液体燃料火箭。其关键创新之处在于采用汽油作为燃料、液氧作为氧化剂,提高了燃烧效率。与固体燃料火箭相比,液体燃料火箭每消耗一单位质量的燃料,能够产生更大的推力。美国**在戈达德生前并不重视他的工作,但在他死后,为了利用其数以百计的专利,**却不得不付出上百万美元,否则研究工作就会停滞不前。

**航天跑出“加速度”

图片丰富而精美,许多历史照片弥足珍贵,图文所占版面平分秋色,是《太空探索通史》的鲜明特色。例如第二章中的专题“获取纳粹的研究成果、人员和技术”,有一幅盟军刚占领德国不久美国陆军**兵科学咨询小组成员在哥廷根大学威廉皇帝学会门口的合影,4个人都是名副其实的“大咖”。最右边的是年方34岁的钱学森,右起第二人则是他早先的博士生导师、加州理工学院的冯·卡门。

全书第六章“新**,新使命”介绍了美国实施“***”登月计划之后,“许多新兴的航天**,特别是**,在自身初始项目的基础上,发展出更强的技术专长”“可以肯定:太空不再是苏联和美国**航天探索者的专利”。此章的专题“不断扩大的太空俱乐部”,将参与世界航天的70多个**看作构成了5个基本层次的金字塔。“有很长一段时间,金字塔的顶部都由苏联和美国占领,由这两个**把其他**的公民送入太空。1991年苏联解体后,俄罗斯联邦继承了苏联的航天计划。大约10年后,**的‘神舟’飞船壮大了自己的载人航天能力。自2011年美国航天飞机舰队退役以来,美国一直没有能力自己将宇航员送入太空……当时,仅有俄罗斯和**这两个**,能够利用自己的航天器和运载火箭把人送入轨道。”

第六章中有一个专题是“**的太空探索”。文中说:“**的太空计划离不开一个人的努力,他就是**科学家钱学森。”所配的钱学森照片有一个耐人寻味的标题“人才引进与人才流失”,其说明文字是“钱学森获得奖学金,于1935年8月首次来到美国,前往麻省理工学院求学。这位**学生极具天赋、才华横溢,最终在加州理工学院获得博士学位”。以及第二次世界大战期间“他参与了美国军方的各种火箭项目,还是喷气推进实验室的创始成员。但战后美国普遍存在偏执的反共情绪,钱学森毅然踏上返回祖国的归途”。

书中有多处提到**的航天事业,包括**的载人航天计划,并配上杨利伟坐在“神舟五号”飞船返回舱中的大幅照片。在谈论**建设空间站的计划时,译者加了一个“点睛”的脚注:**“用短短20个月如期建成空间站,创造了世界航天史上空间站建设的最快纪录,跑出了**航天的‘加速度’”。

太空探索远未结束

全书最后一章“对太空探索的渴望”之导语,以航天时代人们研发了各种穿越地球大气层的工具破题:“先是发射人造卫星;接着,把人送入太空;随后,是一系列**太空探索计划——人类登月,建立空间站,以及把探测器发往太阳系的每颗行星和更远的恒星际空间。但是,更大的挑战还在后面。”

未来太空探索的更大挑战,是从地球之外获得深空探测所必需的更多资源,如太阳能发电和勘测小行星矿产资源等。从长远来看,目标会更宏大。“人类将来可能会进行更远的恒星际旅行,我们的后代甚至可能会发现很多类地行星,并移居过去……再经历数十年发展,人类会更接近这些目标。太空探索甚至能让人类懂得,该如何更好地生活在我们这个体积不大,但又弥足珍贵的星球上。”可见,作者也像卡尔·萨根和艾萨克·阿西莫夫那样,是一位理性而非盲目的乐观主义者。

此章从如何研制下一代更便宜、更可靠和更易于维护的火箭,如何降低太空探索的成本谈起,接着介绍了空天飞机的研制。空天飞机的概念其实很简单:它可以从普通飞机跑道上起飞,采用喷气式发动机使之上升到约13700米的高度,达到超音速。然后,飞行员启动飞机的超音速燃烧冲压发动机,从大气中获得氧气并进行压缩作为燃烧液氢所需的氧化剂,将空天飞机加速到超高音速。它可以上升到大气层的边缘,再像传统的飞机一样降落。空天飞机面临许多技术困难,人们对此也不乏争议,但很多人依然坚信:“可重复使用的空天飞机是宇航员往返国际空间站更廉价、更安全的方式。”它使宇航员重返地球时,能离开原定的轨道,在他希望降落的地方着陆。

本章的后续部分,愈发“脑洞大开”,令人读来兴味盎然。作者云:“太空探索的故事远未结束,事实上,它才刚刚起步。”诚哉斯言!

《太空探索通史》英文原著虽然对**太空探索史时有涉猎,但终究着墨太少。为弥补这一缺憾,郑永春特撰长文《**太空探索简史》作为本书附章,介绍**在人造地球卫星、载人航天与空间站、月球与深空探测等诸多方面取得的重要成就。附章从**几千年来的天文传统说起,展示国人拥抱航天科技、走向星辰大海的文化基础,古今衔接殊为得当。

读罢全书,掩卷沉思。“昨天的梦想,今天的希望,明天的现实。”罗伯特·戈达德的警句又浮现脑际。


《太空探索通史——从古代世界到星际未来的发现之旅》

[美] 罗杰·劳尼厄斯 著

郑永春 刘晗 译

上海科技教育出版社

(题图为书中插图)