文/壽大本 鐘名一

導彈先驅齊奧爾科夫斯基

文/壽大本 鐘名一

現(xiàn)代火箭理論的奠基人、被后人尊為“宇宙航行之父”的齊奧爾科夫斯基，1857年9月17日誕生在俄國梁贊州伊諾夫斯克林區(qū)一個小林務官的家中。小齊奧爾科夫斯基是個聰明好學、有豐富想像力的孩子。小時候母親曾送給他一只小小的氫氣球。他非常喜歡這個小玩意兒，常常出神地看著這只小氣球在空中自由地飛來飛去。他想，要是人也能像這只氫氣球一樣飄浮在空中，再飄向浩瀚的星空去探索宇宙的秘密，那該多好?。?/p>

“小聾子”醉心“發(fā)明”

7歲那年，他上學讀書了。他非常熱愛學校生活，學習成績也很好。但10歲時，一場巨大的不幸突然降臨到他的頭上。他患了嚴重的猩紅熱病，并引起并發(fā)癥，雙耳幾乎失去了聽覺，成了一個半聾子。從此，他聽不見老師的講課，也聽不見同學們的交談。

他不得不離開學校。他沒有老師，也沒有伙伴，不懂的問題只能靠自己的苦思冥想。他所有的知識幾乎全都靠自學獲取的。他不斷地從父親的書架取書閱讀，讀了一本又一本。父親的書架上有一些自然科學方面的教科書，通俗易懂，闡明了許多科學道理。這些書把齊奧爾科夫斯基領進了一個多姿多彩的科學世界。從此他愛上了科學。

除了讀書，齊奧爾科夫斯基一個人不聲不響地制作玩具和模型。他照著書中的圖樣，剪剪裁裁，敲敲打打，動手制作，很快就造出許多有趣的模型和玩具，有風車，有用蒸汽推動的機車、帶翅膀的飛行器等等。附近的孩子們都來參觀他精心制作的這些小玩意。齊奧爾科夫斯基就動手演示給他們看：風一吹，小風車的葉片就飛快地轉動起來，帶著小磨子轉動，將麥粒磨成面粉。蒸汽機車上裝著小鍋爐，鍋爐里水蒸氣不停地往外噴，推動了機車的杠桿，帶動車輪不停地轉動，蒸汽機車真的跑起來了。孩子們都被迷住了，大人們也認為這個不愛說話的小聾子，將來會有大出息的。齊奧爾科夫斯基通過手工勞動，學會了木工、鉗工、車工等許多活兒。這種實際操作技能，對他成年后的科學發(fā)明創(chuàng)造具有很重要的意義。

垂髫之后刻苦深造

為了學到更多的知識，他16歲離開家鄉(xiāng)到莫斯科求學?？墒牵皇苓^兩三年小學教育又嚴重失去聽覺的鄉(xiāng)下少年，哪個學校也上不了，只能自學。于是，圖書館成了他的學校和課堂。每天早上一開館，他就帶著黑面包和一瓶水，第一個走進圖書館。晚上天黑了，館內工作人員點亮了煤油燈，他就在燈下埋頭苦讀。圖書管理員費多羅夫是個熱心人。費多羅夫了解到這個耳聾的外地孩子是一個人來莫斯科求學時，非常感動。費多羅夫幫助他制訂了一個讀書計劃，為他提供了中學、大學必讀的圖書。從此，齊奧爾科夫斯基就一頭鉆進書本的海洋，系統(tǒng)地自學了高等數(shù)學、物理學、機械學、天文學等基礎課程。盡管許多理論、公式像一只只攔路虎擋在他的面前，但他毫不畏懼，發(fā)奮努力地刻苦自學。整整3年，每天從清晨到深夜，除了讀書、計算，他就在自己住的小屋里做實驗。為了購買實驗材料，有時甚至買面包的錢也花掉了，他只能餓著肚子苦讀、做實驗。終于，他以令人難以想像的堅強毅力，在最短的時間里，把中學、大學的課程全部學完了。

回到家鄉(xiāng)以后，齊奧爾科夫斯基制訂了系統(tǒng)的自學計劃，繼續(xù)讀書深造。這時，他父親已經退休，家庭生活只靠微薄的養(yǎng)老金，日子過得拮據(jù)。他就經父親介紹去做家庭教師，掙錢補貼家用。盡管他聽力很差，但是講課認真負責，通俗易懂，受到學生和家長的好評。

1878年，他以優(yōu)異的成績通過了教師資格考試，取得了教師稱號。這位完全靠自覺成才的殘疾青年從此有了一份正式的職業(yè)。

研究噴氣式火箭理論

1879年冬天，22歲的齊奧爾科夫斯基告別了父親，開始獨立謀生。他來到卡盧加州的彼得羅夫斯克的一所公立中學，在那里他教授數(shù)學和物理。他在該市和一個勤勞善良的姑娘結了婚。在學校，他盡心盡責地教授學生，他物理實驗做得尤其出色，在校很受學生們的歡迎和尊重。他的課余時間，全用在了科學研究和實驗上。每天清晨起床，上課前他先要搞幾個小時的研究工作，下課后他也是繼續(xù)搞研究做實驗直到深夜。他很少與人交往，他要擠出更多的時間從事科學研究事業(yè)。

科學研究的道路是不平坦的。他花了很大的精力搞出的研究成果——氣體運動理論的論文，寄到彼得堡后，很快被否定了。因為這項研究別人早已做過，只由于他信息不靈，結果自己白白地浪費了時間和精力。齊奧爾科夫斯基沒有氣餒，繼續(xù)鉆研自己選定的課題，不久寫出了第二篇論文《生物機體力學》。這篇論文得到了著名生物學家謝切諾夫的好評，齊奧爾科夫斯基也因此被選為俄羅斯物理化學協(xié)會會員。

當時世界上飛機還沒有發(fā)明，飛艇剛剛問世，引起人們很大的興趣。但是飛艇的外殼是膠布做的。在高空飛行時，飛艇內的大量氣體迅速膨脹，以致會在高空將外殼撐破，造成嚴重的事故。齊奧爾科夫斯基決心解決這個問題。他花了兩年的時間，設計發(fā)明了一種又輕又牢固的全金屬飛艇，并寫出了《氣球的理論和實驗》這篇總結性的科學研究報告。他被邀請到莫斯科去報告自己的成果，受到了與會科學家們的熱烈稱贊。大家鼓勵他繼續(xù)研究下去。

齊奧爾科夫斯基高高興興地從莫斯科回了家。不料一場災難突然降臨到他的頭上。一天半夜，鄰居草棚失火，大火把他們家也燒著了。他所有的手稿、圖紙、模型、工具、儀器全部毀之一炬。他多年的心血毀了。在這巨大打擊下，他生了一場大病。病愈之后，他又重新振作起來，從頭開始，繼續(xù)研究。終于一個全金屬的飛艇模型在他手中誕生了。他把精心制作的飛艇模型和設計手稿的第一部分寄給了大科學家門捷列夫。門捷列夫很重視，立即推薦給俄羅斯技術協(xié)會航空部門，希望他們認真研究。可是官僚們對小城市一個中學教員的發(fā)明絲毫不感興趣。他們寧肯花大量的金錢到國外去購買飛艇的技術和材料，也不愿意花時間研究一下他的論文。齊奧爾科夫斯基在這些老爺面前是不可能得到重視和支持的。

但他并沒有灰心，沒有停止自己的科學研究。

在研究全金屬飛艇的外形和飛機機翼的作用力時，他十分謹慎小心地用實驗來證明各種數(shù)據(jù)。他當時所做的許多實驗都和風密切相關。然而天然的氣流——風是變幻無常、不聽人類擺布的。所以他迫切想要制造一臺送風機來進行實驗。他曾寫信和打報告給俄羅斯物理化學協(xié)會。請求給予經濟資助，協(xié)會以“計劃太簡單”為由拒絕提供科研經費。最后他只得勒緊褲帶，從微薄的工資中再省出了一筆錢來制造送風機。他硬是從牙縫里省下錢來，于1897年發(fā)明制造成功了送風機——俄國第一座實驗風洞。

1903年，齊奧爾科夫斯基發(fā)表了一篇極其重要的論文——《用噴氣工具探測宇宙空間》。在這里他第一次從理論上論證了用噴氣式的火箭進入宇宙的可能性。他設想，火箭在剛開始離開地面時速度并不是很快，在飛行過程中逐漸加速，速度越來越快，最后達到足以飛出地球大氣層的速度。他推導出了著名的火箭運動公式——齊奧爾科夫斯基公式：V=Cln mi/mk

公式中V是火箭運動的速度，C是燃燒產物由噴管中流出的速度，mi是火箭起飛前的原始質量，mk是燃料和氧化劑燃燒完后火箭的最終質量。他還首先提出用液體燃料來取代傳統(tǒng)的固體燃料。他說用液體燃料能提高火箭的噴氣速度，從而提高火箭前進的速度，最終能飛出大氣層。他還在論文中畫了世界上第一幅液體火箭發(fā)動機的構造圖。

1915年，他的又一篇宇航論文《星際航行》發(fā)表了。經過10多年對宇航理論的不斷研究，他的理論進一步得到完善。他預見到將來的火箭如果從宇宙返回地球，將遇到一個大難題——由于火箭返回地球的速度極快，高速回歸的火箭與地球大氣層摩擦后會產生高溫。這種高溫足以把火箭化為灰燼。經過長期的思考和研究，他在這篇論文中提出了解決上述難題的對策：利用液態(tài)氮來冷卻回歸地球時火箭的外殼。他的這一理論使火箭返回地球成為可能。

齊奧爾科夫斯基郵票

齊奧爾科夫斯基故居

蘇聯(lián)時期提出多級火箭理論

齊奧爾科夫斯基在航空航天方面的理論研究工作，在沙皇統(tǒng)治時期，一直沒有受到重視。他只是憑著科學家的責任感和事業(yè)心，一個人默默地孤軍奮戰(zhàn)。十月革命勝利后，蘇維埃政權給予他巨大的支持和鼓勵。1920年列寧親自下令支持齊奧爾科夫斯基的工作。1921年，齊奧爾科夫斯基已經過了花甲之年。為了能在晚年集中精力從事科學研究，他請求解除他的教學職務。他的這一請求立即得到了回復。蘇聯(lián)政府決定“給予航空專家、科學發(fā)明家齊奧爾科夫斯基終身撫養(yǎng)金”。從此，他徹底解除了后顧之憂，一心一意地投身于科學研究之中。

1929年，齊奧爾科夫斯基發(fā)表了《火箭列車》這篇著名論文。在論文中，他首次提出了多級火箭的思想。這一偉大的思想使人類終于能夠憑借液體燃料沖出地球飛向宇宙。在文中他詳細介紹了串列多級火箭和并聯(lián)多級火箭兩種設計方案。

以串列式多級火箭為例，火箭發(fā)射時先點火發(fā)動在地面的第一級火箭，靠著它的動力把前面幾級火箭往高空推送，在它的燃料用盡時，便與“火箭列車”自動脫離；與此同時第二級火箭的發(fā)動機開始工作，第二級火箭繼續(xù)推動著前面的火箭，一直到燃料用完再自行脫落。而最前面一級的飛行物最終能被送入太空，進入宇宙遨游。衛(wèi)星或是飛船可以靠多級火箭逐級把它送入飛行軌道。齊奧爾科夫斯基的多級火箭理論是火箭技術研究中的一個重大突破。今天，世界各國發(fā)射的洲際導彈和各種航天器都是用多級火箭發(fā)射上去的。

齊奧爾科夫斯基的晚年一直在政府的支持下從事航空航天研究。1931年，蘇聯(lián)成立了噴氣推進研究小組。1933年，由齊奧爾科夫斯基設計的第一枚液體燃料火箭在蘇聯(lián)發(fā)射成功。這枚火箭的發(fā)射成功，為以后的導彈技術和航天事業(yè)的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

1935年9月19日，科學家齊奧爾科夫斯基與世長辭了，終年78歲。齊奧爾科夫斯基的一生是為科學事業(yè)鞠躬盡瘁的一生。他共寫了近600篇論文、科普文章和科幻小說。為了紀念這位先驅，現(xiàn)在莫斯科航空學院和月球上的一個環(huán)形山都以“齊奧爾科夫斯基”命名。

?鏈接在美國，有一位人稱現(xiàn)代“火箭之父”的導彈技術先驅戈達德博士。他根據(jù)齊奧爾科夫斯基創(chuàng)建的現(xiàn)代火箭理論，于1923年造出了第一臺液體火箭發(fā)動機并進行了試驗。1926年3月16日，戈達德在美國馬薩諸塞州發(fā)射了世界上第一枚液體燃料火箭。該火箭達到12.5米的高度，飛行了56.1米遠。試驗取得了成功。1931年，戈達德使用自動化程序裝置發(fā)射了一枚火箭。1932年他又首次用陀螺控制的燃氣舵操縱火箭的飛行。1935年他試驗成功超音速火箭，最大射程達到20公里。齊奧爾科夫斯基、戈達德是名副其實的導彈先驅、火箭先驅。

摘編自解放軍出版社出版《呼嘯的火花——導彈發(fā)明史》