人們對齊奧爾科夫斯基的論點先是大為驚詫,繼而感到由衷的敬佩。日後火箭發展的進程證明了齊奧爾科夫斯基的這個論點的正確性。
除了上述成就以外,齊奧爾科夫斯基還是一個出色的工程師。他在朋友的幫助下於1891年設計、製造成功了俄國第一個實驗風洞(一種測驗在各種實驗條件下的氣動力學參數的儀器),並用它做了空氣阻力實驗。此外,齊奧爾科夫斯基在業餘時間還是一名科幻小說作家,他曾寫過一本名為《在地球之外》的小說,描寫了一些人乘坐飛船,在太空裏生活的故事。其中一些細節,比如人在太空中處於失重狀態等,都被後來的實際宇宙飛行所驗證。
齊奧爾科夫斯基有一句名言:“地球是人類的搖籃,但是人類不會永遠躺在搖籃裏,而會不斷地探索新的天體和空間。首先,他將小心翼翼地穿過大氣層,之後,便去征服整個太陽係空間。”直到今天,這句話仍在激勵人們向宇宙裏的未知領域勇敢地邁進。
液體推進劑
1898年,俄國人齊奧爾科夫斯基提出液體推進劑用於航空的理論。1926年,戈達德發射第一個液體火箭,使用液氧和煤油二元推進劑。50年代,前蘇聯發射第一個人造地球衛星,使用的就是液氧和煤油。
液體推進劑大體可分為單元和二元兩類。單元推進劑可以是一種液體物質,也可以是一種互相溶解的多成分液體混合物,常用的有硝酸酯化合物等。二元推進劑包括液體氧化劑和液體可燃物。常用的氧化劑有硝酸、液氧等;可燃物有偏二甲肼、液氫等。燃燒時將兩種液體分別注入火箭發動機的燃燒室中。
與固體推進劑相比,液體推進劑的能量高,發動機可重複使用,成本低廉,性能容易調節,精度高。缺點是設備複雜。因此,世界各國近地軌道衛星、通信衛星、偵察衛星、星際探測器和星際飛船等大推力運載火箭,都以使用液體推進劑為主。
美國火箭之父——羅伯特·哥達德
被尊稱為“美國火箭之父”的羅伯特·哥達德於1882年出生於美國馬薩諸塞州。與齊奧爾科夫斯基一樣,他從小就對天文學表現出濃厚的興趣。
1919年,他在美國的克拉克大學獲得了理學學士的學位,並於同年開始研究火箭。起初,哥達德像前人一樣把研究重點放在使用固體燃料的火箭上,不過很快他就發現了固體推進劑本身存在的那些幾乎是難以克服的缺點。這個時候,齊奧爾科夫斯基那篇著名的《利用火箭儀器研究宇宙空間》的論文已經正式發表,哥達德深受啟發,毅然放棄了以往錯誤的研究方向,轉而成為液體火箭理論的堅定支持者。他不但鄭重指出隻有應用液體燃料的火箭才能獲得足夠大的推動力,而且還明確提出了多級火箭的設計思想。他認為將幾級火箭串聯起來依次點燃,可以達到單級火箭所不能達到的高度。
1919年,哥達德發表了題為《達到極大高度的方法》的論文,係統地論述了火箭運動的基本原理。就在這篇論文裏,哥達德在嚴密的理論推導和數學計算的基礎上提出了一個大膽而驚人的假設:人們隻要製造一枚質量為598千克的液體燃料火箭,就可以將0.9千克的鎂成功地送上月球的土地。點燃這些鎂,那麼地球上的人們將通過天文望遠鏡看見月球上由這些鎂燃燒所發出的動人心魄的閃光。
1923年,哥達德完成了用汽油作燃料、用液態氧作氧化劑的液體燃料發動機的實驗,這是世界上第一次將液體燃料用於火箭發動機的實驗。這次實驗獲得成功後,哥達德馬不停蹄地開始了製造液體發動機火箭的嚐試。
1926年3月16日,這是人類火箭發展史上值得紀念的一天。在這天,哥達德在馬薩諸塞州的奧巴恩田野裏試驗了人類曆史上第一枚液體發動機火箭。這枚火箭最高飛到了12.8米,直線飛行距離約為56米。的確,與以後幾十年中出現的重達數十噸、長十幾米甚至幾十米的火箭比起來,這枚重不到10千克的小火箭無論從身材還是從射程看都是那麼微不足道,然而它卻開啟了人類利用火箭的新紀元。