“人造小月亮”是怎样飞行的

赵　犁

——“床前明月光，疑是地上霜；举头望明月，低头思故乡”——李白“静夜思”。

——“今夜鄜州月，闺中只独看。遥怜小儿女，未解忆长安。香雾云鬟湿，清辉玉臂寒。何时倚虚幌，双照泪痕干”——杜甫“月夜”。

——“云母屏风烛影深，长河渐落晓星沉。嫦娥应悔偷灵药，碧海青天夜夜心”——李商隐“嫦娥”。

——“明月几时有，把酒问青天，不知天上宫阙今夕是何年……”——苏轼“水调歌头”。

月亮对于每个人都是亲切的。敏感的诗人，在清彻如水的月光下，可以兴起无限的诗情幻想，写出许多美丽的诗篇。就是对于我们普通人，月亮的光辉也会给我们带来和平、幸福、安宁和恬静。

从前年起，从世界的东方接连升起了三颗人造的小月亮。直到现在还有一颗最大的，在太空伴随着天然的星星和月亮，为人类指出未来发展的方向。

这就是社会主义国家的苏联，在一九五七年秋冬之交和一九五八年的红五月，接连发射出去的三颗人造地球卫星。

奇怪，人不是万能的“上帝”，怎样也能创造星辰呢？

社会主义的人民有比“上帝”更有能耐的大脑和手，他们用自己的智慧找到了创造星辰的方法和道路。

方法是把一个小星体——比仿说苏联第三颗卫星、重13.27公斤重的金属圆锥体，用力扔出去，把它扔得又快又高，它就会攒进群星之中，成为其中的一员。

为什么要快呢？快，是使这个人造小星体获得足够的速度，能够摔开大地拉住它的无形的手——地球的吸引力。说是“摔开”，作为一个环绕地球飞行的小月亮而言，它毕竟是无法完全摔开的，只不过用力往外挣，恰好挣个平手而已。所谓挣个平手——是指往外挣的力和地球吸引力之间的平衡。

这种往外挣的力，我们是熟悉的。你看过中国杂技团精彩的“水流星”的表演么？当演员把系有绳子的碗注满了水，然后用手拿着绳子的一头，将碗连水一道抡开、兜着圈子时，观众们真不禁为他捏一把汗，生怕水从碗里流出来。这时，你看他抡得飞快，碗在绳子头上也飞快地绕着演员兜圈子，水一滴也未向外流，你是白为他操心了。

图1杂技演员要“水流星”

这儿演员以他熟练的技术，巧妙地应用了力学原理，使得碗虽然倾侧得很厉害，可是水不会流出来。因为这时由于飞快的旋转速度，产生了一股使碗和碗里的水向外挣脱的力——人们把它叫做离心力。就是通过这个力的作用，才使水留在碗中的，它也恰好和绳子拉它的力相抵消(平衡)。由于绳子捏在演员的手中，所以终究还是人的手把它们牵引住的。假若演员不小心，一下失了手，结果会怎样呢？结果碗和水会一道沿着和圈子相切的方向向外飞开去。

在这里，我们若是把人手通过绳子表现出来的牵引力比做地球的吸引力，那么，水流星往外挣脱的力就和人造小月亮的离心力相仿佛了。只要这个离心力和吸引力大小相等，方向相反，小月亮便会绕着地球飞转而不掉下来，正和水流星兜圈子不落下来的情况相似。

那么小月亮的离心力究竟要多大才能和地球的吸引力相平衡呢？这得看它的速度。从水流星我们知道，若是演员抡得愈快，他就会感到流星向外挣脱的力量愈大。太快了，它就会脱手而出。当然，小月亮要比水流星快得多才能抵消地球的吸引力，因为地球吸引力比人手的牵引力不知要大多少倍。事实上，这个速度科学家已经给我们算出来了，在地面附近不太高的地方，它大约是每秒8公里(或每小时28，800公里)。这就是所谓第一宇宙速度，又叫做环绕速度，因为它是指小月亮环绕地球飞行的速度。这个速度是很大的，你不妨和飞机、汽车、火车比一比。汽车火车一般每小时不过跑几十到百来公里，最快的喷气飞机也只飞每小时两千多公里。显然，第一宇宙速度比这些要大的多。

看来，小月亮要成其为小月亮，必须飞得快这点是肯定的了，然而为什么还得飞高呢？

问题在于包围着地球四周的那层空气。说到空气，我们虽然生活在它中间，一刻也离不开它，可是平常都是既看不到、也摸不着它的。只有起风的时候，由飘扬起的灰尘或摇摆的树梢，才可以看到它的存在。当起风暴时，拿着伞顶着风走，你还会感到它的力气非常大，阻挡着你的去路，不让你前进。这就是空气所产生的阻力。风吹的愈快，阻力就愈大，你走的也就愈慢。同样的，当小月亮从地面升起时，若离地不太高，那儿空气还很稠密，所产生的阻力很大，虽然小月亮一开头跑的很快，可是受了空气的阻挡，很快就慢了下来，不能维持每秒8公里的速度，结果向外挣脱的力不能抵消地球吸引力，所以终究要重新掉回地面，不再成为小月亮了。

但是究竟要多高呢？10里还是8里？到底是多少里？这得看到高空空气稀薄的程度怎样。愈高空气愈稀薄，爬山的人一定有这个经验。大概离地球表面二十来公里，百分之七十的空气都聚集在这儿，几十公里以上，空气就已非常稀薄，几百公里就稀薄得近乎真空了。因此小月亮要能够飞几百公里高，绕着地球以每秒8公里的速度兜圈子，就有可能兜好几个月不掉下来。例如苏联第一颗人造卫星就兜了三个多月的圈子才陨落。

苏联的第一颗小月亮离地最大的高度只有947公里，而第二颗小月亮就高得多——高到1671公里，所以就在空中存在的久些。它总共存在了五个多月。至于第三颗小月亮，因为更高(1880公里)，它在空中已飞行了一年多，到1957年7月6日为止已经环绕地球兜了五千八百六十多圈，走了几亿公里的路程，直到现在还在飞行。若是再飞到几千公里以上小月亮就有可能永不掉下来，永远伴着它的大姊姊——天然月亮绕着地球转了。

那么小月亮靠什么力量推它绕着地球跑呢？当然，一开头从地面飞起来时，是靠推送它的东西——运载火箭——给它的力量(推力)，以后到了高空，送它的东西和它脱离后，它就依靠惯性，继续不断地飞了。像月亮就是这样，它上面并没有能够产生推力的东西——喷气发动机，它就是依靠惯性飞行的。惯性——这位先生，你是会过他的。比如你站在向前跑的很快的汽车里，司机同志碰上了危险，突然来了个紧急刹车。这时你就会站不住脚，好像有人从后面猛推你一把，使你向前猛扑过去。这时推你的是谁呢？——是惯性。

到这儿，我们可以缓一口气来看看前面到底讲了些什么了。很简单，我们只讲了一点，就是：人要创造一个小月亮绕着地球飞，应该做些什么。他要做的是使这个小月亮飞得快，飞得高；快到每秒8公里的速度，飞到至少几百公里的高度。

图2卫星绕着地球转时的力的平衡

怎样能使小月亮飞得那样快，那样高，依靠什么工具呢？唯一可能的工具是火箭。关于火箭，有更多的掌故好谈，这只能留在以后有机会再谈了。