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第1部分(第2页)

火龙箭    不详

长蛇破阵箭200步

一窝蜂箭    300步

群豹横奔箭400步

四十九矢飞帘箭不详

百虎齐奔箭300步

明代的火箭虽然种类繁多,但发展主要体现在火箭样式的更新上,有关火箭的尺寸、规格、装药剂量、发射距离方面却少有讨论。而在火箭的稳定方面,仍然是传统的箭杆加羽毛方式,精度不能得到显著的提高,这就使火箭的尺寸和射程难以提高。进入清代火箭虽然也有一定的发展,但其发展基本停留在原地。一方面看这是因为长时间的和平以及封建君主所推行的封闭政策所影响,但从技术的发展来看主要还是缺少相应科学知识的指导。纵观中国古代火箭技术的发展过程,所走的基本是经验式的道路,没有对火药的燃烧机理,火箭的推进原理,箭羽的稳定原理等问题进行深入的研究,而仍局限于用阴阳五行说来解释爆炸原理,这就使得火箭技术的较大改进难以出现。

而火箭技术在13世纪传入阿拉伯国家后,又逐渐传入欧洲,意、法、德、波兰、英、俄等国都先后掌握了火箭技术。尤其出于战争的需要,这些国家在使用火箭的过程中,深入研究火药配比,火箭形状、大小及稳定装置和火箭材料,在这些方面进行了重大改进。很快欧洲的火箭在重量、射程和精度等方面就超过了中国火箭。公元18世纪初(大约清康熙~雍正年间),波兰就已生产出了重达千克甚至千克的大型火箭,德国也试验了多种带导向杆的重千克的火箭。

但有趣的是正如火箭没有在他的故乡中国得到巨大发展一样,对欧洲近代火箭技术发展产生巨大影响的不是欧洲那些较早使用火箭武器的国家,而是英国。这里不能不提的就是威廉姆·康格里夫(William Congreve)研制的火箭,而实际上“康格里夫火箭”并不是欧洲大陆火箭技术发展的必然结果,也很少受到其影响,主要借鉴的却是印度的火箭技术。

威廉·康格里夫(William Congreve 1772~1828)

英国人康格里夫1793年毕业于剑桥大学,是学文科的,由于其父经管英国皇家兵工厂的影响,他对兵工机械怀有浓厚兴趣,因此后来便弃文习武,进入这家兵工厂,并且开始在英国士兵从印度带回的火箭资料的基础上,研究改进火箭的速度和射程。经过几年的探索,1805年,康格里夫采用新型火药制造出了一种实用的火箭,重千克,箭长米,直径米,并且装了一根米长的平衡杆,射程可达1800米。这种火箭在英国击败拿破仑军队的战争中建立了卓著的战功。由于康格里夫在火箭方面做出的贡献,英国政府于1814年授予他爵位荣誉,并在1817年被选为议会议员。然而,康格里夫火箭还未能解决制导和控制问题,精度较差。1844年,英国的威廉·霍尔发明了一种自旋稳定器,并用来对康格里夫火箭进行改进。虽然与现代火箭相比,所有的这些火箭都十分简陋,应用也不广泛,但它们的出现却为现代火箭的诞生奏响了序曲。

康格里夫研制的火箭在射程、精度及稳定方式上都作了改进,其性能已经近乎达到了火药火箭的极限。由于其巨大的杀伤力,使各国纷纷开始重视火箭的研究和使用。此后,战争火箭的另一项重大进步就是稳定性的提高。19世纪中叶英国的发明家威廉姆·黑尔在火箭的尾部装上3只倾斜的稳定螺旋板,当火箭发射时由于空气动力的作用使火箭自身旋转从而达到稳定。到第二次世界大战为止,火药火箭的发展已臻于完善。它的基本结构是由装有火药的火箭筒,中间装有发射药作为推进剂,头部装有高爆炸药和引信,尾部为喷口,另外采用尾部稳定翼起稳定作用,在发射装置上采用发射架或发射筒。比较著名的就是苏联的火箭炮——卡秋莎。

火药火箭:其工作原理和固体燃料火箭是一样的,以火药燃烧产生的推力。早在唐代初年(约在7世纪)火药就出现了,南宋时代火药用来制造烟火。大约在13世纪制成火箭。我国古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药。

火药火箭是第一种实用的反作用推进装置,虽然有许多局限证明它不是理想的太空运载工具,但它的基本原理却完全适用于航天运载工具的需要,这样运用火箭作为宇宙航行基本运载工具的想法在先驱者脑中逐步酝酿。后来液体燃料火箭出现,进一步为航天推进器的实现提供了可靠的技术保证,也让航天先驱者看到了使用火箭来完成航天运载的曙光。经过不断的研究和早期试验,火箭作为太空飞行的推进装置逐渐得到证实,最终为人类通向太空架起了桥梁。

航天之路的先驱:俄国的齐奥尔科夫斯基

齐奥尔科夫斯基像

进入20世纪,人们观念中有关宇宙、天体、时间、空间的概念已经形成,积累了相当的天文学知识,并且建立了物理学的相应基本理论如牛顿定律,随着火箭理论和实践的进一步深入,最终促成了航天学的建立。在这期间世界各国活跃着一批航天先驱,他们为航天理论的发展做出了卓越的贡献。

俄国的齐奥尔科夫斯基(Kostantin E。 Tsiolkovsky)

1857年9月17日,齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省的伊热夫斯基村(靠近莫斯科),取名康斯坦丁,他的父亲是一位森林管理员,平时喜好发明,但没取得很大的成就。他的母亲玛丽亚?伊凡诺夫娜出身于艺术家庭。他们家境贫寒,虽然齐奥尔科夫斯基自小热爱读书,但他的父亲没有能力送他到更好的学校学习。他受到的惟一正规教育是在伊热夫斯基村的乡村学校里获得的。

不幸的是,他在10岁的时候,由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失,这使得他无法进学校学习,他的母亲以极大的耐性在家里给孩子补课,没有正规的教育,他只能靠接到的几本书进行顽强学习,自身的严重疾病使他形成了顽强和坚毅的性格。

齐奥尔科夫斯基16岁的时候,有机会来到莫斯科。他在莫斯科的3年中,几乎完全钻进图书馆,在自学的过程中,有关飞行和星际航行问题已经开始强烈地吸引着他。着方面的兴趣很大程度上是受凡尔纳科学幻想小说的影响。有一天,齐奥尔科夫斯基在自学过程中,遇到了一个作用和反作用定律的问题。他通过这条定律大胆地设想:如果有一天发生了一场巨大的爆炸把地球炸成碎片,那么这些地球碎片的引力中心将仍然保持在原绕太阳运行的轨道上。这实际上就是引力中心不变定律。后来作用与反作用定律以及引力中心不变定律成了他解决宇宙航行问题的基础,当时他只有19岁。

刻苦的自学使齐奥尔科夫斯基获得了大量的科学知识,也为他后来的研究工作奠定了重要基础。1878年秋,他轻而易举地过了中学教师的资格考试,被分配到波罗伏斯克县担任中学教师,教师工资虽然微薄,但对他来说似乎是理想的生活出路。

在之后的十多年间,齐奥尔科夫斯基对很多的科学领域进行研究,包括对轻于空气的飞行器——飞艇的研究,对航天飞行诸方面问题,他一直在断断续续地进行着研究和思索,并且在1883年,他的一篇名为《自由空间》的手稿中,首次指出利用反作用装置作为外太空旅行工具的推进动力的可能性。但直到1891年之后对太空问题的研究才占据了他的主要精力和时间。

他的有关太空飞行的思想在1893年发表的科幻小说《月球上》和1895年写的《地月现象和万有引力效应》中得到了进一步发展。1896年,他开始从理论上研究星际航行的有关问题,进一步明确了只有火箭才能达到这个目的。1897年,齐奥尔科夫斯基推导出了著名的火箭运动方程式。齐奥尔科夫斯基经过几年潜心研究,于1898年完成了航天学经典性的研究论文《利用喷气工具研究宇宙空间》,并于1903?

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