四`太空科學
空氣動力學之父
喬治·凱利喬治·凱利於1773年12月27日出生在英國的斯卡波諾城。小時候，父親給凱利請來一位家庭教師，就是當時著名的數學家喬治·瓦克，凱利從他那裏學到了很多自然科學方麵的知識。瓦克非常欣賞聰敏好學的凱利，後來還把自己的女兒莎娜許配給了他。
凱利10歲那年，聽說法國人完成了第一次載人氣球飛行，開始對航空產生了興趣和向往。1792年，他使用竹蜻蜓這種中國玩具做了一連串試驗，還自己動手用鐵皮製作了一個“中國陀螺”，用力抽繩子使它快速盤旋上升，竟能到達27米的高處。1804年，他寫出了自己的第一篇有關人類飛行原理的論文。同年，凱利做了一隻外形頗像大鳥的風箏，他在這隻風箏下麵裝了一個吊艙，讓人坐在吊艙裏，然後趕著馬車拉著這隻風箏向前跑，結果風箏離開地麵飛了好長一段距離。
1809年，凱利在《尼古遜自然哲學雜誌》上發表了題為《論空中航行》的論文，很快就引起轟動，在西方世界被整整翻印轉載了100年。在這篇論文中，凱利認為，人類多年來希望模仿鳥類振翼而飛的老觀念必須拋棄，製造固定翼飛機完全是可能的。他詳盡地描述了現代飛機的輪廓，為後來的空氣動力學奠定了基礎。關於機翼，他認為應該在設計翼麵時取一點點角度，這樣就能獲得適當的穩定性，這就是現代飛機的上反角。他還提出機尾必須要有垂直和水平的舵麵，這同現代飛機完全相同。他認為飛行器必須是流線型的，根據他的計算，如能減少1千克重的阻力，便可以在不增加馬力的情況下，增加66千克的載重能力。他還討論過速度與升力的關係、翼負荷、如何減輕飛行器的重量，甚至以內燃機做動力等問題。為了證實這些原理，他曾經造了一架不載人的滑翔機來做試驗。
喬治·凱利設計的滑翔機草圖
在凱利生活的時代裏，人類隻能用笨重的蒸汽機提供動力，如何解決飛行器的動力問題就成了最讓人頭痛的事情。凱利曾經努力嚐試製造一種輕巧的蒸汽機來帶動飛行器，但是沒有成功。為此，他痛心地寫道：“我的發明唯一還無法解決的，就是一個動力問題。我深信不疑，這項崇高而寶貴的技術，在不久的將來一定會成功。飛行器的速度將達到每小時40～160千米，人們利用它來運送人員、商品、財物，遠比水上航行更為安全。”
1837年，凱利在《機械工程》雜誌上發表了另一篇有關航空的文章，重述了他早年的理想並倡導人們做更多的試驗。到了1848年，凱利已年屆75歲高齡，眼看著輕重量發動機的問世遙遙無期，迫不及待的他決心繼續進行無動力的滑翔機試驗。1849年，他製造出了一架三翼滑翔機，駕駛員坐在一隻籃子中。他在筆記中這樣寫道：“機上坐一個10歲男孩，從上至下飛行了幾碼的距離；如果人力迎著微風牽動起飛，也可飄行同樣距離。”他沒有說明這名男孩是誰，但這無疑是人類有史以來第一次載人滑翔機飛行。
現代滑翔機1853年，凱利寫了一篇描述無人駕駛滑翔機飛行的文章送到法國航空學會，題目是《改良型1853年有舵滑翔機》。就在這一年，凱利在約克郡又進行了一項飛行試驗。這次用的飛行器與他1804年所使用的風箏外形接近，但是沒有了拉動的繩子。試驗開始後，隻見一位勇敢的年輕人帶著這隻大風箏從平緩的山坡上奔跑下來，然後在一塊突出的岩石上騰空飛起。越過溪穀到達對麵的山坡上。雖然有人指出，凱利研製的這個“沒有線的風箏”，安裝的都是活動的“撲翼”，它們操作複雜，飛行效果並不理想。但是，它無疑是人類最初的滑翔機。
1853年，凱利還製造出了一架比1849年的那架還重的滑翔機，並帶有刹車裝置。這次試驗，他讓自己的馬車夫坐在駕駛座上。究竟飛了多遠距離，凱利沒有留下文字記載，但是據曾經目擊過這次飛行的凱利的孫女兒說，飛行距離大約有450多米。試驗結束後，那位姓氏不詳的馬車夫心驚膽戰地對凱利說：“求求您，老爺，我希望您還記得，小人是受雇來駕馬車的，不是來飛行的。”
凱利不僅僅對航空有興趣，他還為英國海軍設計出了大炮的炮彈，在拿破侖戰爭時期大顯威風。他在1807年發明並獲專利的熱力發動機，為工業界所廣泛運用。他在1825年設計的一種裝輻條的車輪用於滑翔機上，這一發明至今仍為自行車所采用。此外，他還發明過自動鐵道刹車裝置，並且在聲學、光學、電學以及下水道工程等方麵，做出了不少有價值的貢獻。
1858年，84歲的凱利在妻子莎娜的淚水中離開了人世。他在去世前不久，曾在一個筆記本上寫下了這樣一行字：“給你，查看筆記的朋友!我已去了，願你在這些塗鴉中尋找出智慧的花種。”
有趣的是，1971年，英國飛行員潑勞中校完全依照凱利遺留下來的筆記，造出了一架與當年完全一樣的滑翔機，飛得十分成功，這完全證明了118年前凱利的設計是如何的了不起。真正成熟的滑翔機
奧圖爾·李林塔爾世界航空界的業內人士有一個共識，人類有史以來真正的成熟的滑翔機，是由德國的李林塔爾兄弟發明的。
李林塔爾兄弟出生在德國北部麥倫堡省的一個紡織品商人的家庭裏，他們從小就對鳥兒的飛行感興趣，幻想著有一天能真的飛上天去。早在中學時代，他們就對凱利設計的滑翔機產生了濃厚的興趣。經過長期的思考，他們認為人要想在空中飛行，像鳥兒一樣拍打著翅膀那是行不通的，而像鳥兒那樣停止拍打翅膀靜靜滑翔，也許是可行的。
這是1861年夏天的一個漆黑無月的夜晚，李林塔爾兄弟偷偷地從家中跑出來，站在一個閱兵台上，用勁振動縛在雙臂上的用薄板做的翅膀，並拚命奔跑，想要飛起來。原來，他們兄弟倆害怕同學們嘲笑，這才趁天黑出來練習飛行。
這一年，他們倆分別隻有13歲和12歲，但是他們倆已經製作出了許多小的飛行器模型，還自製過一架滑翔機，在自家房屋後麵的土坡上進行實際操作。最遠的一次，哥哥奧圖飛過了100米的距離。