刘进军
1946年,苏联与美国几乎同时研发弹道导弹,也开创了发射人造地球卫星的思路。1946年5月12日,冯·布劳恩的研究小组向美国国防部提出建议:初步设计一个环绕地球运行的卫星。布劳恩的思路是:用火箭发射一颗重227千克的卫星,运行在高度约480千米的圆形轨道,5年内即1951年就可实现。美国国防部赞扬了冯·布劳恩的建议,但拒绝提供经费。
1946年初,苏联国防部第4研究所所长吉洪拉沃夫提出了一个计划:发射“BP-190”高空火箭与一个两名飞行员的加压舱,上升到200千米的高度飞行。这个计划获得苏联科学院和教育部的航空工业学院的积极评价。
1946年5月21日,吉洪拉沃夫写信给斯大林:我带领一个7人团队,研究发射科学卫星的可能性。但斯大林喜欢洲际导弹,不喜欢火箭。斯大林想不通,吉洪拉沃夫不好好研究导弹,而要发射卫星,卫星有什么用、能打仗吗?于是斯大林对吉洪拉沃夫的请求置之不理。
1950年3月15日,在苏联科学院科学与技术会议上,吉洪拉沃夫发表了题为《液体燃料火箭发射人造地球卫星》的报告。他的报告获得批准,但是受到上级的谴责和嘲讽。按照20世纪50年代初的“时代精神”,吉洪拉沃夫不好好研究导弹,却要发射什么毫无用处的卫星,是浪费公共资金。苏联国防部、教育部检查了吉洪拉沃夫的卫星研制小组。卫星研制小组立刻被解散,吉洪拉沃夫降级处理。幸好,吉洪拉沃夫从没有忘记研制卫星的事情。
1954年5月27日,科罗廖夫向苏联国防部导弹装备部部长、后来担任苏联国防部部长的乌斯季诺夫提出了发展人造卫星计划。科罗廖夫在《关于人造地球卫星报告》中写道:“研制第一颗人造地球卫星,是人类走向宇宙道路上的重要一步。”
乌斯季诺夫推荐米·吉洪拉沃夫的可行性报告,并获得苏联领导人的重视。吉洪拉沃夫认为:研发环绕地球运行的人造卫星,将掌握无地域限制的全球快速通信的唯一途径,也是火箭技术更进一步发展的必由之路。
1954年10月4日,国际地球物理年特别委员会在罗马召开会议,将1957年7月1日~1958年12月3日定为国际地球物理年,并建议有关国家在国际地球物理年期间发射人造卫星的可能性。苏联首先响应这一振奋人心的行动。1955年1月,莫斯科宣布:苏联将发射人造卫星。
1955年5月26日,美国国家安全委员会会议批准发射科学卫星,前提是它不会干扰导弹的发展。7月15日,美国总统艾森豪威尔早于苏联作出了发射卫星的决定。当时,美国两支人马同时研究火箭和卫星。美国海军研究实验室研发“先锋-1”号卫星。美国陆军在冯·布劳恩的领导下开发“探险者-1”号卫星。
1955年8月30日,苏联成立人造地球卫星委员会,吉洪拉沃夫和科罗廖夫任副主任。1956年1月30日,苏联部长会议批准了发射人造卫星的立案,并暂以”D”计划命名,计划于1957~1958年左右发射升空。卫星重量1000~1400千克,包括200~300千克的科学仪器。当时,苏联领导人认为:卫星重量太大,火箭的推力不够,成功的可能性很小。“D”计划迟迟不批准。
1957年初,据苏联间谍报告:美国即将发射世界上第一颗卫星。苏联人急了:美国可能抢走第一个发射卫星的桂冠。苏联怎么办?科学家们只知道跺脚哀叹:怎么还不批准?科罗廖夫已经开始骂娘了。卫星总设计师吉洪拉沃夫的思维是开创性的,非常有战略头脑。他想现在,我们与美国竞争的是谁第一个发射卫星,而不在乎大小和重量。第一,比重量和个大更重要。
“衛星-1”号卫星实物照片
“卫星-1”号标志着人类步入“太空时代”
那天.科罗廖夫抱怨跺脚的时候,吉洪拉沃夫突然提出了“最简单卫星”的设想。他说:“如果我们把卫星造得小一点、重量更轻、更简单一点,30千克左右,甚至更轻……我们就能第一个发射卫星……第一颗卫星。只要发射成功,就是胜利!第一,比重量和体积更重要!”果然,苏联很快批准了“最简单卫星”计划。
世界上第一个庞大的太空计划开始了。苏联科学院统筹整个人造卫星计划,并研制搭载的科学仪器。苏联国防工业部负责设计并制造卫星主体、运载火箭;无线电技术工业部研发遥控系统、无线电传输系统;卫星建造部负责计算卫星运行轨道和制作陀螺仪等;机器制造局负责地面发射场装置、燃料充注和仪器运输;苏联国防部负责发射和监督整个发射过程。科罗廖夫设计第一枚运载火箭,吉洪拉沃夫设计第一颗人造地球卫星。
苏联集中国家的力量,研发了专门发射卫星的运载火箭、建造了庞大的发射场等一系列航天工程。苏联集中200多家科研机构、设计局和工厂,25个部委和部门参加了火箭复杂的研制。1954年7月24日,“R-7”洲际导弹的设计草案已经完成。在后来的两年零9个月,“R-T”进行了两次不成功的试射。1957年5月15日,首枚“R-7”洲际导弹发射成功。这为发射人造卫星创造了条件,可行性成为现实。
为了监测卫星轨道和发送控制指令,苏联沿着卫星的飞行轨迹在哈萨克斯坦的丘拉塔姆、古里耶夫州马卡特、杰兹卡兹甘斯克的萨雷沙甘、叶尼塞斯克、克拉斯诺亚尔斯克边疆区的伊斯库普、日埃利佐沃、克柳奇等地建了15座地面观测站,后来有的成为苏联的飞行控制中心。苏联将所有关于火箭和卫星的事情,都列为最高机密,并成立了专门的战略火箭军,负责卫星发射。
1957年6月24日,经过苏联科学家和工程师们夜以继日的工作,代号为“PS-1”的第一颗人造地球卫星研制完成。在吉洪拉沃夫的指挥下,原来卫星上的许多仪器和功能都拆掉,3个月就改装了一颗卫星,命名为“斯普特尼克-1”号,又名“卫星-1”号。
“卫星-1”号卫星没有原先设想的那么大、那么重。1957年2月7日,苏联部长会议上决定:在十月革命节前发射卫星,为纪念十月革命40周年献礼。起初,苏联定于10月6日发射卫星。科罗廖夫认为:美国可能会在10月5日抢先发射第一颗卫星,应该在10月4日发射。
10月2日,苏联政府作出了历史性决定:10月4日发射人类第一颗人造地球卫星。科罗廖夫比谁都清楚,开启太空新纪元有多么重要。地球46亿年来只有一个卫星——月亮。它很快将拥有另一个:人造月亮。
人类第一位航天员——尤里·加加林
1957年10月4日晚上,吉洪拉沃夫的“最简单的卫星”、世界上第一颗人造卫星——“卫星-1”号升空。卫星运行在近地点228千米,远地点为947,轨道倾角65°,轨道周期96.2分钟的轨道上。“卫星-1”号在轨运行92天,环绕地球1440圈,于1958年1月4日坠毁。尽管“卫星-1”号其貌不扬,只是发出“嘟-嘟-嘟”的蜂鸣声,但却宣告:人类进入太空时代。
苏联抢到了人类发射第一颗卫星的桂冠和荣耀。这不但是苏联的胜利,也是科学的胜利。世界各国的报纸、电台和电视台等媒体都争相报道“卫星-1”号。“轰动本世纪的新闻”“科技新纪元”“苏联又领先了”“俄国打开了通往宇宙的道路”“太空绣球”等醒目标题成为各国报刊的头版头条。“划时代的举动”“历史性的突破”“人类的进步”等赞美之词不胜枚举。《人民日报》发表了题为《为苏联的伟大科学成就欢呼》的社论。
小卫星,大影响。当年,美国国务卿杜勒斯不解地问报界大王赫斯勒:“为什么围绕这个‘铁块大作文章?”赫斯勒意味深长地回答:“这个‘铁块将让人类生活进步几个世纪。”
“卫星-1”号是全人类的骄傲,具有10大重要意义,影响深远。它标志着:
1.人类进入太空时代;
2.提高国家声誉和威望;
3.增强国防和军事力量;
4.促进科学和教育事业;
5.太空飞行梦想成真;
6.人类在太空拥有了“话语权”;
7.引发宇宙大发现;
8.实现卫星通信全球化;
9.开启人类进入太空的大门;
10.为人类登陆月球,铺平了道路。
抢夺冷战中的“先手”,苏美两国进行了长达20多年的太空争霸赛。美苏太空争霸战共有三轮。第一轮,比的是谁先发射卫星:第二轮,比的是谁先将人类送上太空:第三轮,比的是谁先登上月球。
1955年7月29日,美国总统艾森豪威尔宣布:美国将发射一颗卫星。全世界都知道:美国将第一个发射卫星。美国国防部不希望美国第一颗卫星的“父亲”——冯·布劳恩是一名曾经的德国纳粹军官。他们让冯·布劳恩将有关卫星的工作彻底忘掉。
肯尼迪发表登月宣言
当苏联成功发射卫星的消息传遍美国.美国老百姓感到失望和气愤。美国国防部长查尔斯·威尔逊极力想稳住人们的情绪:“这纯属科学骗局……你们睡觉的时候,谁也不会从卫星上把炸弹扔到你们的头上,所以不必担心。”苏联抢先发射人造卫星简直就是一起太空“珍珠港”事件。美国政府气愤和后悔不已。
由于傲慢偏见、决策失误、外行领导内行,美国就在距離太空大门只差一步的关键时候,妒忌酿大祸。1957年12月6日,“先锋”号火箭起飞一秒钟后,眨眼间就一头栽倒在发射台上爆炸了。这景象就像打开了地狱之门。“先锋”号是世界卫星发射史上第一次失败。星箭爆炸的情景通过电视传遍了全世界。美国公众很难理解并接受这个事实。
“先锋”号失败后,美国政府再也无话可说了,只好允许冯·布劳恩发射卫星。1958年2月1日,美国东部时间10时48分16秒,“丘比特-1”火箭载着“探险者-1”号卫星,从佛罗里达州卡纳维拉尔角第26A发射台上起飞,进入太空。虽然卫星升空,但在第1轮太空竞赛中,美国失败。
第2轮太空争霸赛开始:看谁先将人类送上太空。1959年1月,苏联开始了载人航天的准备工作,代号“东方”计划。“东方”计划准备将第一个苏维埃公民送入低地球轨道,并安全返回。“东方”计划与美国“水星”计划竞争。
苏联发挥社会主义的优势,集中了国家的科技力量,花费巨资。科学家们将“天顶”号间谍卫星改装成“东方”号宇宙飞船将“R-7”洲际导弹改装成“东方”号运载火箭;成立了格罗莫夫飞行研究所,进行宇航医学研究;在莫斯科附近建成星城航天员训练中心,最终从200多名试飞员中选拔了6名航天员。
尽管苏联的国土非常大,但境内地面站监测轨道飞行方面具有明显的限制。为了弥补这一缺憾,苏联在世界各地驻扎了大约7艘海军舰艇,以及部署跟踪船只。为了及时通信,每座地面站或跟踪船与“东方”号飞船被限制到5~10分钟。在首次向世界公开加加林的飞行前,“东方”计划被视为绝密信息。
1961年4月12日上午9时21分,“东方-1”号飞船搭乘“东方-K”号火箭,从拜科努尔洲际导弹基地发射升空后,成功进入近地点169千米,远地点327千米,轨道倾角64.95°,轨道周期89.1分钟的椭圆形轨道。尤里·加加林成为人类第一个进入太空的人,被誉为“宇宙哥伦布”。在第二轮太空竞赛中,美国又惨败。
第3轮太空争霸赛开始:看谁先登上月球。在加加林进入太空后的第二天,美国报刊上曾出现了一幅漫画:乐滋滋的苏联领导人赫鲁晓夫拍着一艘篮球大小的宇宙飞船,从狼狈不堪的美国总统肯尼迪头上跳过去的情景。美国总统伤自尊了。
怎样与苏联人一决高低呢?怎样在太空竞赛中取胜呢?怎样才能战胜苏联呢?肯尼迪十分焦急。美国航空航天局提出一个能与苏联人一决高低的太空竞赛方案:美国只有一个机会可以夺得第一,那就是——登上月球。
飞向月球是人类千百年来的梦想。1961年5月25日,美国总统肯尼迪发表了著名的登月宣言:美国要在10年内将人类送上月球,并安全返回。整个国家的威望在此一举。
这就是著名的“阿波罗”载人登月计划。美国开始了“阿波罗”这个规模宏大的航天计划。“曼哈顿”计划、“阿波罗”计划和“人类基因组”计划是20世纪人类自然科学史上最伟大的“三大”计划。为了按时实现登月目标,美国投入了250亿美元,先后有120所大学、20000家公司、40多万人参加了这项庞大的工程。
科学家们进行了大量的理论研究和工程技术工作,设计制造了“阿波罗”飞船、“土星-5”号运载火箭,进行了各种飞行试验,完成了机动飞行、交会对接和舱外活动,以及成千上万项的医学生物等科学研究,同时还对月球进行了必要的科学考察,制定了详细的登月方案、发射场建设和航天员选拔与训练等。
美国东部时间1969年7月16日9时32分,“土星-5”号运载火箭搭载“阿波罗-11”号点火升空。当火箭拖着500多米长的烈焰离开发射架时,人群中爆发出雷鸣般的掌声和欢呼声。经过4昼夜紧张的飞行后,“阿波罗-11”号飞船飞到了月球的预定着陆点上空。
“阿波罗-11”号航天员:阿姆斯特朗(左)、科林斯(右)和奥尔德林(中)
左起:美国航天员:布兰德、斯塔福德、斯莱顿;苏联航天员列昂诺夫、库巴索夫
美国航天员阿姆斯特朗留下了人类在月球的第一个脚印
世界航天,勇往直前
1969年7月21日2时56分15秒,阿姆斯特朗用左脚轻轻地试探了一下布满细细粉状砂砺的月球,当确认不会下陷时才把右脚放到了月面上。月球上留下了一个15厘米宽、32.5厘米长的人类的第一个足迹。
当等到双脚站稳后,阿姆斯特朗扒着登月舱的梯子,怀着激动的心情,气势恢宏地创造了登月名言:“这是个人的一小步,却是人类的一大步!”位于休斯敦的约翰逊航天中心的大厅里一片沸腾,10亿观众、整个世界都掀起了欢呼的浪潮。在第3轮太空争霸赛中,美国终于胜利了,挽回了颜面。
美苏冷战、太空争霸愈演愈烈,也频频发生太空灾难。苏联、美国连续发生几次太空灾难。1967年4月24日,科马洛夫飞行“联盟-1”号飞船返回地球。当返回舱分离,降落伞没有打开,科马洛夫当场摔死,烧成焦炭。1970年,“阿波罗-13”号飞船在飞行中出了事故。航天员们差一点死在太空。幸好,“阿波罗-13”号最后终于安全着陆了。1971年6月30日,苏联“联盟-1”号返回地球,但返回舱漏气减压,3名航天员殒命,尸骨尚温。
美国航天专家产生了建造救生飞船的念头:如果美国或苏联有救生飞船就好了。工程师们开始着手制定一个惊人的方案:搞一个万能对接接口,适用于各种飞船。苏美两国飞船的舱压不同,过渡舱应能够使航天员安全地从一个飞船进入另一个飞船。苏联积极响应,并与美国联合飞行试验这种新接口。美苏共有5名航天员参加这次举世闻名的对接——太空握手。
1975年7月17日16时19分,“联盟-19”和“阿波罗-ASTP”飞船成功对接。当苏美飞船对接后,美国航天员斯塔福德首先敲了敲舱门。苏联航天员列昂诺夫明知故问:“谁啊?”美国人答道:“自己人。”舱门打开了。列昂诺夫握住伸过来的手,忘了约定,一下子把美国人拉进了自己的飞船。
太空握手,标志着两个超级大国的太空争霸结束,为后来的太空合作、太空竞赛和研发国际空间站开辟了光辉的道路。太空争霸也具有积极的意义,促进了两个军事大国的科技进步,世界航天的极大进步,提高了人类文明。从发射第一颗卫星起,人类只用12年时间就登上了月球。人类只用不到20年时间,人造卫星、太空飞船、空间站、太空飞机和太空探测器等太空花朵处处开放。
从1957年10月4日~201 6年底,世界各国共计发射了8593个航天器,每年平均发射143个航天器。到2017年10月4日,本年度各國已经发射了353颗航天器,其中中国15颗卫星。在纪念世界航天60年的时刻,各国共计发射了8946个航天器,2017年度将突破9000颗航天器。
太空竞赛,各有千秋。从1957年至2017年,世界各国发射的航天器中,俄罗斯(苏联)航天器占44%,美国占24%,其他国家占13%,私营公司和业余/学生组织发射的航天器占18%。世界航天成就的基本格局为:俄罗斯(苏联)第一,美国第二;私营航天急速崛起。
气象卫星组成全球监测网
欧洲“伽利略”导航卫星
苏联“极地”反卫星核雷
航天普及,势不可挡。2008年~2017年10月4日,从航天器数量可以看到世界航天格局发生重大变化。在过去5年中,每年发射超过200个航天器,俄罗斯大约10%,美国25%,其他国家政府和非政府55%。世界航天器发射的基本趋势是:俄美退缩;中欧日印壮大:国家航天势弱,私营航天强劲。私营航天器已从小变大,从少变多。私营航天的目标,也从地球外太空转移到了月球和火星。
从梦想到幻想,从理想到成功;从地球到月球,从太空到宇宙。世界航天60年,航天器从原来的十几种,扩展为几百种。人类已经探索了八大行星和整个太阳系,甚至飞入了银河系。科学家已经发现:地球生命可能来自太空和陨石,地球上的水来自彗星。为了航天,人类贡献了所有科技和智慧,取得了超过想象的伟大功绩和科学成就。
通信衛星在地球与太空之间架设了一座信息传输的桥梁,誉为镶嵌在太空的珍珠。如果你没有去别的星球旅游,还没有离开地球,全球500颗通信卫星为你服务。通信卫星不但改变人类的生活方式,甚至改变人类的思想。通信卫星为人类打开一个五彩缤纷的世界,让心灵更亲近,谁用谁闪亮。
一滴飘忽不定的雨水,一片横空万里的云层,一道撕裂天空的闪电,都是地球的喘息。气象卫星预报天气稳、准、快,提供全球、全天候、三维立体的气象数据。气象卫星居高临下、察颜观色,不但预测天气、气候和灾难,更能发现现在,预测未来,预警地球的前途。
导航卫星精准时空、掌控全球、功能强大。导航卫星特点是高精度、高效率、全天候、多功能、操作简便、应用广泛等。导航卫星应用在国防、军事、社会和生活的各个方面。不论建设高楼大厦、建造铁路和挖掘隧道,还是行驶在高速公路,飞行在天空,航行在远洋,导航卫星让地球数字化,测绘精准化。
军事卫星号称“战争制高点”。它抗辐射、善变轨,还会隐形,施展魔法与猜想。它语言清晰、思路敏捷,视觉、听觉和感觉极佳,比一般卫星科技更先进。它不是挑起一场战争,就是阻止一场战争,令人爱又令人恨。军事卫星——让世界在战争与和平之间徘徊。军事卫星彻底改变现代作战方式。各种侦察、作战、地图信息,用鼠标点击,一秒钟到达。
天文卫星、太空探测器穿越时空、探索宇宙的奥秘,扩宽了人类的视野,更开拓了人类的思维。它们天生胆大勇敢、聪明心细、各显其能,探测成就超越了过去5000年的宇宙观,在人类文明史和宇宙探索史上写下光辉的篇章。科学家初步揭开了月球和太阳系各大行星的不少奥秘,获得的知识超过了人类数千年所获知识总和的千百万倍,回答了天文学家们争议不休的许多不解之谜。
“威尔金森”微波各向异性探测器描绘的宇宙演化历史
苏联“暴风雪”号航天飞机
欧空局“织女星”火箭
“普朗克”测绘的最精确宇宙微波背景图——宇宙全景图
太空望远镜能看见多远的过去?能看见多远的未来?天文学家说:它可以帮助人类揭开许多旷日持久的谜团。太空望远镜将看穿遥远的时间和看透深邃的空间,宇宙将变得清晰。天文学的“游戏规则”将由此改变。
宇宙是怎样起源的?宇宙的年龄有多大?宇宙到底是有限的还是无限的?宇宙到底有多大?宇宙到底长得什么样?“哈勃”太空望远镜描述:宇宙年龄为137亿年,证实宇宙存在黑洞、暗物质、暗能量和宇宙膨胀等。
科学探索充满意外!“威尔金森”微波各向异性探测器认为:宇宙是在一次大爆炸中诞生的。宇宙年龄约为137亿年,宇宙由22.7%的暗物质,72.8%的暗能量,4.5%的普通物质组成。
“威尔金森”微波各向异性探测器描绘的宇宙演化历史
随着人类视野不断扩大和深远,最新科学观测认为
宇宙半径约460亿光年。宇宙可能存在多重宇宙、平行宇宙。2013年,根据“普朗克”太空望远镜传回的数据,欧空局绘制了首幅最精确宇宙微波背景图——宇宙全景图。“普朗克”太空望远镜具有重大发现
1.宇宙年龄为138.2亿年。
2.宇宙膨胀速度比原先计算的稍慢一些。
3.宇宙由68.3%的暗能量,26.8%暗物质和4.9%普通物质组成。
4.宇宙是不平衡的。
美国“旅行者-1”号探测器完成太阳系的任务,前往银河系的中心,传播地球文明,寻找人类知音。2012年12月,“旅行者-1”号位于日光层的最外层,距离地球123个天文单位,约185亿千米。美国航空航天局宣布:“旅行者-1”号已经进入星际空间,成为人类第一个离开太阳系、进入银河系的太空探测器。
到2017年10月4日,世界各国共计发射了629艘宇宙飞船、航天飞机和空间站,其中载人飞船174艘,货运飞船300艘;载人航天飞机135架,载人和无人太空飞机6架;13座空间站。在这些太空飞行器中,35艘/架/座宇宙飞船、航天飞机和空间站用于军事侦察和战略威慑。平均每年都有10.5艘飞船发射,其中6.5艘为俄罗斯(苏联)发射,4艘为美国发射。
目前,世界上150多个国家成立了宇航局、太空局和航天局,取得辉煌和震撼的成就。世界航天大国已经将登陆月球、登陆火星、捕捉小行星、太空飞机、太空电站、太空制造、太空采矿、太空旅游等作为未来航天的目标。
许多航天科技突飞猛进,日新月异,已经发展到一定水平,甚至颠覆传统技术。美国太空探索科技公司的火箭、飞船回收技术,让太空飞行更可靠和廉价。人类坐着飞机上太空的理想很快就会实现。百姓太空旅游的梦想不久就梦想成真。再过60年,航天的前景将更加美好,航天的成就将更加辉煌和震撼。
航天,激励人类突破艰险、勇往直前。
编辑:戴嘉琦