第七章第七节前苏联发射世界上第一颗人造地球卫星
在今天，世界航天事业正飞速地发展着，而早在20世纪初，俄国的科学巨人齐奥尔科夫
斯基就提出了著名的预言：“地球是理想的摇篮，但人类不能永远生活在摇篮里……在寻
求光和空间的过程中，起初是怯生生地探索大气层的极限，其后就会把它的控制延伸到整个
太阳系。”虽然在当时的科技条件下，齐奥尔科夫斯基只是空怀预见之才，只能为火箭技术
和星际航行奠定理论基础，但他的这句名言却激励着人类为挣脱大地的束缚而努力。人造地
球卫星的上天，就是人类向宇宙迈出的第一步。
永存的火箭运动公式
在中国古代，人们用竹管或纸做成前端封闭、后端开口的小药筒，在药筒尾部的侧壁上钻一
个小孔，把火药装入药筒内，并把药线穿入药筒侧壁的小孔内，然后把药筒绑在箭杆上。使
用时点燃药线，火焰和大量的气体就猛地从药筒后端的开口处喷射出来，从而产生反作用力
，箭在反作用力的推动下向前疾飞而去，这就是原始的火箭。公元10世纪末，火箭被用于战
争；公元1232年，金朝军队在与入侵中原的蒙古兵进行著名的汴京之战中，就使用了火箭；
到13世纪，随着元军西征，中国的火药和火箭技术逐渐被传到阿拉伯国家。而后，阿拉伯人
与欧洲人交战时，火箭技术又被传到了欧洲。由此可见，中国是火箭的故乡。尽管中国当时
的火箭技术具有原始性质，但是，所运用的基本原理——反作用推进原理，却成了近代火箭
术的基础。在近代，俄国的齐奥尔科夫斯基、美国的哥达德、德国的奥伯特走在了世界的前
头，成为研究火箭技术的先驱者。
齐奥尔科夫斯基在《利用喷气装置探测宇宙空间》的论文中，给出了一个确定火箭所能
达到的最大速度的公式，这个公式没有考虑到空气阻力和地心引力的作用，人们把它叫做齐
奥尔科夫斯基公式。公式如下：
υ=Ｗ?lnＭ0/Ｍ
公式中，υ表示火箭达到的最大速度，Ｗ代表火箭发动机的喷气速度，Ｍ0代表火箭起飞
时的质量，M代表推进剂烧完时火箭的质量，ln是自然对数符号，M0与Ｍ的比叫做火箭的
质量比。
这是宇宙航行的基本公式，谁不懂得这个公式，谁就不懂得宇宙航行。这个公式告诉我
们，火箭的最大速度和喷气速度成正比，也与质量比的自然对数成正比。因此，增加喷气速
度或增加质量比，都能增大火箭的速度。要想增加喷气速度，就要采用高能推进剂，要想增
加火箭的质量比，就要尽量多装推进剂，尽量减轻火箭结构的重量，结构做得越轻巧越好。
向地球引力挑战
齐奥尔科夫斯基在理论上取得了巨大的进展，但真正的突破却发生在美国。美国的科学
家罗伯特·哥达德第一个制出了齐奥尔科夫斯基所设想的液体燃料火箭。
哥达德也明白，老式火箭是不适用的，如果使用火药，不仅不容易控制它的燃烧，而且
它的排气无论如何都不够快，真正需要的是某种液态燃料，它可以泵入一个小室，在那里燃
烧，泵可以启动和停止，以控制燃烧进程的快慢，由此，排气就可以控制了。1923年11月，
哥达德首先造出了世界上第一台液体火箭发动机，并进行了试验。
发动机的重量仅有 55公斤，里面装有一份汽油和一份液态氧。将这两种液体泵入燃烧室
它们就在那里混合并燃烧。这台发动机工作良好，成功地燃烧了27秒钟。这次成功的试验使
哥达德欣喜若狂，他决心要把装有这种发动机的火箭送上天空。于是，哥达德决定下一步是
向天空发射一支液体燃料的火箭。
要进行试验，就需要场地，哥达德找到了他的姑母，借用她在马萨诸塞州奥本的农场进
行这种实验。1926年 3月16日，哥达德一切准备就绪，火箭行将点火，但能否成功，他也没
有把握。这枚火箭长约 1.2米，直径仅有15厘米。此时，天气寒冷，地上还积着雪，哥达
德穿着大衣和长统靴，站在那个像儿童玩具一样的装置面前，他的妻子为他拍了一张照片。
但是，令人遗憾的是没有记者出席，也没有人对他的实验感兴趣，第一支液体燃料火箭
即将升空，这里将发生的事情乃是20世纪最重要的新闻之一。
哥达德点燃了火箭，火箭像一条火龙，急骤地冲向天空，它在空中上升到了56米高度，
速度达到了每小时96公里。虽然这次试验，火箭的发动机只工作了 2.5秒钟，飞行的距离
仅68米，但试验的成功具有划时代的意义，哥达德后来因此而获得了“近代火箭之父”
的美称。
航天新纪元
“伴侣-1”号的上天，标志着人类太空时代已经到来，这颗运行周期为96.17分，并且能
不断地发出无线电信号的卫星轰动了全世界，比苏联人预期的影响更大、更深远。世界上许
多与苏联友好的国家都为此举行了盛大的庆祝集会和游行，而这一切对于西方国家，尤其对
美国来说，却有一种说不出的感觉。20世纪以来，美国人第一次产生了自卑心理，有些美国
人主张把这一天定为国耻日，把这一年比作第二次世界大战中的珍珠港年。举国上下无不愤
怒指责白宫决策者的失误和无能，还有一些人自发组织起来到白宫前请愿、示威，要求政府
做出解释。
总统艾森豪威尔等政界头面人物，当然不甘心美国屈居他人之后，他们下决心要在年底前
卫星送上太空，以挽回政治上和军事上的损失。11月17日，艾森豪威尔宣布设立总统科学技
术顾问，由麻省理工学院院长克里昂博士担任此职。
次日，美国政府批准了陆军制定的卫星发射计划；21日成立了火箭和卫星研究小组；22日
国航空咨询委员会成立了专门负责空间技术的特别委员会；11月底，参议院派出了调查组调
查卫星发展情况，并写成了报告提交总统，建议成立国家宇航局，统管全美国的航天活动。
艾森豪威尔总统下令把专门进行导弹生产的“红石”军工厂改为生产火箭的工厂，把冯·布
恩等火箭专家调来，要求在最短的时间内生产出发射卫星用的运载火箭。与此同时，作为“
探险者-1”号的卫星本体，也在依阿华州立大学的研究室里紧张地进行着后期的安装工作。
继苏联和美国之后，法国于1965年使用自制的“钻石-A”运载火箭将“阿斯泰里”卫星发射
上天，日本于1970年使用自制的“兰达- 4S”运载火箭把名叫“大隅”的卫星发射上天。19
70年4月24日，中国发射成功“东方红”卫星。1971年以后，英国、印度、加拿大、意大利
、澳大利亚、联邦德国、荷兰、西班牙、印度尼西亚等国借助美国或前苏联的运载火箭，也
把人造卫星送上了天。今天，在宇宙中已有数千颗卫星在运行，它们种类繁多，有侦察卫星
、通信卫星、导航卫星，还有科学卫星，它们对空间环境、天体和地球本身进行观测和研究
，为人类了解地球，了解宇宙提供了极大的便利条件。