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今天我们要说的是美国和前苏联航天发展的历程。
从上期节目聊到原子能相关话题,我们能明显的看到,在历史上,军事的需求往往会推动科学技术的发展,而这些技术民用化之后,又促进了人类文明的快速进步。那美苏之间的太空争霸,就直接导致了太空技术的飞速发展,而在这背后呢?很大程度上,其实是两位天才在默默的竞争。
两位航天大师1944年6月6日,这一天是诺曼底战役打响之日。纳粹离最终的失败已经为期不远,在战争中饱受德国空袭的伦敦市民似乎可以松一口气了。然而,没过多久,一个庞然大物从天而降,引起了大爆炸。这次空袭和往常都不一样,没有预兆、没有警报。而且是在爆炸之后,附近的居民才听到炸弹在空中呼啸而过的声音。因为这颗炸弹的飞行速度是音速的4倍。
当时盟军对于这种秘密武器可以说是一无所知,现在我们知道了。它名为V2,是一种短程导弹,或者直接说是短程火箭,速度是5760公里每小时,就是我们刚才说的音速的4倍。可见,当时德国在火箭方面的技术是远远领先于同盟国的。
到了第二年,也就是1945年,德国的败局已定。美国作为一个重视人才的国度,他们看中了德国掌握火箭技术的精英。于是派出了一个特殊的调查团冒着战火深入德国,封存德国的最高科技机密,并邀请德国一流的科技人才为美国效力。
带队的少将,他是一位数学家和物理学家,他名字叫做冯·卡门。调查团中还有一位来自中国的年轻人,他就是日后被誉为中国导弹之父的钱学森。日后由于钱学森的回国效力,让我们国家的导弹和原子弹研究向前推进了至少20年。
但是我们今天要说的故事主角既不是冯卡门,也不是钱学森,而是比钱学森还要小一岁的,德国V2火箭的设计师冯·布劳恩。在冯布劳恩见到他们之后说:“我们创造了一种新的战争模式,问题是我们不知道应该把自己的才智贡献给哪个国家。我希望人类能够避免这样的世界大战。”最终,冯卡门和钱学森他们让冯布劳恩相信,将火箭技术交给美国对世界和平更好,于是他便来到了美国。
但是去到美国之后的头几年,冯布劳恩竟然无事可做,当时美国已经成为了世界上唯一的超级大国,核心任务是帮助西欧恢复经济,以免这些国家导向前苏联。这段时间一直都没有什么航天计划的预算,冯布劳恩也多次提议研究新火箭,但都被搁置到了一边。
我想啊,那几年冯布劳恩一定过得有限无聊,如果不是冷战的开始和另一位对手的出现,他说不定就这么讲讲课、搞搞研究,直到终老了。但是上帝给了他,也给了他的对手发挥自己天才的机会。
今天节目中的两个主角身份都很有意思,美国方面是由一个战俘来主持航天计划,而前苏联也找了一个身份上门当户对的高手前来对垒。这个人叫做谢尔盖.帕夫洛维奇.科罗廖夫。他25岁就成为了前苏联火箭研制小组的负责人,并取得过很多的成就。毫无疑问,他不仅是当时,而且是整个苏联历史上最优秀的空气动力学和火箭设计专家。但是在1937年的斯大林大清洗当中,因为莫须有的阴谋颠覆罪遭到逮捕,先后在劳改营和监狱工厂做苦工。
后来苏联知道德国在研制导弹,就把科罗廖夫转到特种监狱工厂,开始研究军用火箭。在那里警卫十分的森严,科罗廖夫毫无行动自由,每天都要工作12个小时以上。后来直到1944年,他才被释放,但是一直被监视居住。
二战结束之后,科罗廖夫逐渐被启用。虽然他蒙受冤狱,并且长期遭受到不公正的待遇,但是他对于苏联始终都忠心耿耿。
他一生中多半时间都是在没有人身自由的情况下工作的,我们很难想象一个人在这样遭受监视、不信任甚至受到肉体惩罚的情况下还能安心工作,并为自己的国家、为整个人类做出如此卓越的贡献。央视有一部纪录片当中,称科罗廖夫为戴着镣铐的航天大师,确实非常的贴切。这些能被历史记住并称得上伟大的人,真是非常值得我们尊敬。可以想一下,相比科罗廖夫,我们在工作中所受的那一些委屈算得上什么呢?
到了1947年,作为前苏联导弹总设计师的科罗廖夫,照着德国人的V2导弹,仿制出了苏联第一代导弹R1,接着就是不断的改进,R2、R3、1953年R5发射成功。等改进到了R7的时候,这已经称之为世界上第一代的洲际导弹,采用二级火箭,射程长达8000公里以上,这就意味着能够直接把导弹打到美国本土。
那这个时候,冯·布劳恩在干嘛呢?他还在无所事事。但是历史终究会给有准备的人以机会,而他们也能够把握这样的机会。美国人发现在二战时靠自己提供援助和部分武器的前苏联,现在在很多武器装备上已经接近甚至超过了自己,于是开始加大了对军备的投入,这其中包括对导弹研发的投入。
朝鲜战争开始后,冯·布劳恩被任命为美国陆军弹道导弹局开发中心的主任。他和他的德国同事来到了美国偏远的阿拉巴马州的一个小城,后来在那里他一住就是20年。但是直到1956年,冯布劳恩设计的木星C,射程也就只有1000公里。这个时候科罗廖夫已经研制出射程8000公里的R7洲际导弹了。
到此,苏联的导弹技术已经明显领先。
科罗廖夫从昔日的追赶者成了领先者,而对冯·布劳恩来讲,二战后五年的宝贵时间白白浪费掉了,现在他必须追赶,但是,他甚至不知道要追赶的对手是谁,因为前苏联保密工作做得很好。而另一方面,科罗廖夫知道他的对手冯·布劳恩的存在。这是一场非常有趣的比赛。从1947年到1966年,两个顶尖的科学家就这样在幕后展开了长达20年的竞赛。
我们就分成三个回合来欣赏他们两位航天大师的天才对决。
第一回合:人造卫星
无论是科罗廖夫,还是冯·布劳恩,他们的兴趣都不在于用导弹将核武器打到对方领土,而是利用火箭载人进行太空旅行。不过颇具讽刺意味的是,他们和平利用太空的理想,恰恰是由两个敌对的、正在进行军备竞赛的国家帮助实现的。
前苏联领导人赫鲁晓夫笃信社会主义可以通过和平竞赛战胜资本主义。虽然他眼里的和平竞赛并非经济发展和老百姓生活的改善,而更多的是体现国力的“面子”工程,在这样的指导思想下,前苏联把太空竞赛从科技竞赛上升到社会制度比拼的高度,因此一切都要抢在美国人前面。这个艰巨的使命就落到了科罗廖夫的身上。
1957年10月4日,美国人被震惊了,因为这一天,前苏联成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星。这标志着人类从此进入了利用航天器探索外层空间的新时代。《纽约时报》当时给了一个极高的评价:说该卫星的发射不亚于原始人第一次学会直立行走。
科罗廖夫的成功让美国人,包括冯·布劳恩的团队非常不安。美国人的自信心和威信都受到严重打击。发射卫星不是一件容易的事,因为它考验着一个国家的综合科技水平和工业水平。而其中火箭技术又是重中之重的核心。
事实上,发射第一颗人造卫星的火箭和发射前苏联第一颗洲际导弹用的是同一种火箭,就是我们前面提到的R-7。今天所有大推力火箭都采用多级的结构,和全世界最早的多级火箭和级数最多的火箭都是科罗廖夫设计的。
这个时候前苏联在火箭技术上可以说是领先了美国整整一代。
冯布劳恩这边,经历了数次的失败,其中一次运载火箭“先锋号”刚离开地面发生了爆炸。现场人员是因为躲在保护室里才躲过了这场劫难。一直到1958年的1月份,美国探险者一号卫星发生成功,卫星从天外传回声音的那一个瞬间,冯布劳恩默默的留下了两行眼泪。
在这一轮的PK当中,科罗廖夫完胜。
第二回合:载人航天为了实现载人航天,前苏联制定了东方计划,挂帅的当然还是科罗廖夫。载人航天比发射卫星又复杂得多,除了火箭技术,还涉及其他相关技术,其中当然包括宇航员的挑选和训练。在前苏联的宇航员中,最为人们熟知的就是尤里.加加林。
与此同时,美国的载人航天计划也在紧锣密鼓的进行,1958年正式批准了水星计划。但是就算是美国人,也没有多少人记得这个计划中宇航员的名字,倒是很多美国人都知道有一个叫做加加林的苏联人。
在这个世界上,人们从来都只知道第一人,谁会关心第二名是谁呢?
双方都经过了数次的失败之后,1961年4月12日,前苏联宇航员加加林乘坐“东方一号”宇宙飞船进入了预定的地球轨道。这次太空旅行持续了108分钟,大约环绕地球一圈。他成功的主要原因就是前苏联的火箭技术领先美国。
当然了,和很多的成功一样,里面多少也有运气的因素。东方一号在返航的时候,降落装置和飞船被一些电线给缠在了一起,好在是进入了大气层之后强烈的气流把电线给扯断了,加加林才算得以安全返航。
加加林在完成了史无前例的太空飞行后,被授予了无数的光荣称号,嫣然成为了时代英雄。但最后遗憾的是,他在1968年一次训练中因飞机失事而丧生。
和加加林不同的是,出于保密的原因,载人飞行的幕后英雄科罗廖夫却长期不为人知。在前苏联第一颗人造卫星成功发射后,瑞典皇家科学院就曾经询问它的设计者是谁,赫鲁晓夫答道:“是全苏联人民”。但是科罗廖夫却从来没有因此而抱怨过,继续书写着他的传奇,创造着人类航天史上更多的第一。但是他的身体已经非常的不好了。在被囚禁的时候落下了很多的病根,但是他依然忘我的工作。对此我唯一的解释就是他热爱这项事业。
在加加林环球飞行十个月之后,美国才把他们的水星-宇宙神6号送入了地球轨道。
回顾载人航天的历史,前苏联在这个阶段依然保持着对美国的领先,这里面科罗廖夫的个人因素起了很大的作用。因此,我们说在这一回合的竞争中,科罗廖夫依然完胜。但是,科罗廖夫在这个阶段与前苏联的领导层已经发生严重的分歧,他反对后者不顾宇航员安全、大跃进式的航天计划,更加反对前苏联把钱花在弹道导弹而不是航天上。反观美国,这个阶段他们了很多脚踏实地的工作,缩短了与前苏联的差距。这些坚实的工作,为之后的阿波罗登月做好了准备。
第三回合:登月
科罗廖夫在进行载人航天的同时,就已经开始为飞出地球做着努力,改进R7的工作从1958就开始了,后来人类第一个达到月球的飞行器也是科罗廖夫主导研发的。按照他的规划,前苏联人的登月是早晚的问题,而且应该在美国人之前。但是由于前苏联的政治动荡不安,并且陷入了优先发展洲际导弹还是载人火箭的争论当中,到了1959年12月的时候,经过主管领导和各级专家的激烈讨论,结论是优先发展导弹,前苏联的登月计划到这个时候算是暂时搁浅了。
于此同时呢?美国的白宫迎来了新主人,美国有史以来最年轻的总统,当时只有43岁的肯尼迪。美国进入了新时代,太空竞赛的天平向有利于美国的方向倾斜。
年轻气盛的肯尼迪雄心比他的前任要大得多。他就职演讲中说,要把探索星际的奥秘放在科学工作的第一位,甚至在征服沙漠和治疗疾病之前。他提出了一个雄伟的航天计划——十年内登月,这个计划以太阳神的名字命名,就是著名的阿波罗计划。
阿波罗计划是人类探索太空和未知领域最庞大的计划,美国全国上下都动员起来了。有上百家的大学、研究机构和公司,两万多名科学家和40万人直接和间接地参与了这项航天计划。一般的航天计划,比如前苏联的东方计划和中国的神舟计划,都是这样进行的:当第一次发射成功后,再设计和制造第二次发射所需的火箭和飞船。这样每一次发现的问题在下一次都能被克服,成功率较高。但是这样一来时间会拖得很长。
为了确保在苏联人之前登月成功,美国在阿波罗计划中采用了高密度的流水线式的研发方式,也就是当第一号火箭发射时,第二号在测试,第三号在组装,第四号在制造,第五号在设计研制……每一枚火箭发射的间隔只有半年甚至更短。当然,这里面也存在一个问题,如果在中间某个环节,发现出了问题怎么办。答案是已经在流水线上的所有火箭全部报废,所有工作推倒重来。毫无疑问,这和上期节目我们所说的曼哈顿计划一样,就是用钱来换时间。
阿波罗计划的关键是登月火箭的研制,众望所归的人选非冯·布劳恩莫属。相比科罗廖夫,冯·布劳恩要幸运得多,美国在财力和人力上都比前苏联更有保障,因此他们追赶的速度很快。1961年,冯·布劳恩的土星一号火箭研制成功,超过了R-7的推进力。两年之后,冯布劳恩又研制出了推进力更强劲的土星B火箭。到这个时候,美国在火箭技术上已经超过了前苏联。但是除了火箭技术之外,登月需要的尖端技术还有很多。
比方说,把宇航员送到月球之后,他们怎么回来呢?一开始大多数人的想法是随着登月舱一起带一枚火箭到月亮上去,然后在直接发射回来。这样虽然听起来最简单,但是这样在地球发射的总重量实在是太大了。
同时,少数人支持的方案是在月球轨道上组装一枚火箭和一艘回来的飞船,迎接从月球返航的火箭。这需要用多个火箭把各个部件运送到月球轨道,并运用卓越的空间对接技术,听起来真是非常的复杂,但关键的是可以降低登月设备的总重量。
后来阿波罗计划最终采用了后一种方案并取得了成功。美国的历史学家认为,如果不是采用了这个少数人支持的方案,就不可能在上个世纪60年代登月。
解决了怎么回来之外,还有登月舱的飞行技术、控制技术、以及地月之间的通讯难题等等,值得一提的是,当时是由摩托罗拉公司提供了月球和地球之间的对讲设备,而遗憾的是,这家伟大的公司今天已经不再独立的存在了。
当然,最后一切都要回到火箭上,因为整个登月飞船几部分加起来重量超过45吨,这使得制造大推力火箭又成了整个计划的瓶颈。1967年,冯·布劳恩的杰作土星五号诞生了。
后来吴军去到了肯尼迪天文台,看到了冯布劳恩设计的土星五号火箭。他的尺寸令人震撼,这个庞然大物长度超过一个足球场,直径超过一个排球场的宽度。它被水平地安放在展示大厅里,人们从下面走过,只感觉到自己的渺小。
很快,人类历史上辉煌的一刻到来了。1969年7月16日,在肯尼迪航天中心,阿姆斯特朗等人登上了高高耸立的。这次登月,美国向全世界进行了电视转播,我想如果我们能回到那一天,一定也会坐在电视机前观看的。5天之后,宇航员阿姆斯特朗踏上了月球表面,并说出了那句著名的话:“这是一个人的一小步,确是整个人类的一大步。”
在阿波罗计划中,冯·布劳恩的贡献有多大呢?可以说没有冯·布劳恩就没有土星五号,虽然人类最终还是可以登月,但不会是在肯尼迪设定的期限内——20世纪60年代。
再看前苏联那边情况如何呢?由于内斗、资金不足和配套工业跟不上航天计划的需求,前苏联从60年代中期在各个方面就落后于美国了,包括火箭技术。虽然科罗廖夫等人仍然壮志凌云,怎奈严酷的现实让他们举足维艰。
当美国宣布实施登月计划时,科罗廖夫也提出了苏联自己的登月计划,并开始着手研制登月火箭和飞船。然而当时的苏联已经无力像美国那样进行高密集的发射,因此登月计划进展缓慢。这中间前苏联还经历了赫鲁晓夫下台事件,新的领导人也并不像他的前任那样无条件地支持航天计划。
1966年1月12日,科罗廖夫死于一次外科手术,年仅59岁。最后,苏联的登月计划整体失败,并最终被放弃了。
没有了对手的冯·布劳恩,在最后一艘阿波罗飞船登月的五年后,也走到了他生命的尽头。1977年他死于癌症。就在去世前不久,他获得了美国科技的最高奖——美国国家科学奖,但是他已经无力去白宫领奖了。
冯·布劳恩来到这个世上,似乎就是为了完成将人类送入太空、送上另一个星球的使命。他这一生过得匆匆忙忙,从26岁开始主管纳粹德国的火箭项目,到领导美国航天计划,三十年如一日地工作着。当他完成了这个使命后,上天似乎不愿意让他在这个世界上多做停留,匆忙的召唤他回去了。
尾声美苏太空竞赛产生了很多正面结果。它首先让人类飞出了地球。虽然人类目前只能在月球上短暂停留,距离真正的太空旅行还相差甚远,但是人类的太空探索只有短短几十年的历史,相比人类的历史只是一瞬间而已。
当我们的远古祖先第一次抱着漂浮的树干漂过一条湍急的河流时,一定想不到自己的后代能够远渡重洋到达新的大陆。在哥伦布看来,原始人过河的行为再简单不过,但这却是探索未知的开始。当然,哥伦布也无法想象今天登月的壮举。或许几万年后,我们的后代可以自如地在太空旅行时,他们到达月球就如同我们过河一样,他们应该知道我们今天人类半个多世纪的努力是千里之行的第一步。
太空竞赛的第二个结果就是培养世界很多国家的新一代科技人才,造就了今天的高科技时代。当苏联的人造卫星经过西方媒体广泛报道后,美国为了夺回优势,采取了一系列措施,当年美国国会就通过了《国防教育法案》。该法案授权的花费超过10亿美元,广泛用于改造学校、为优秀学生提供奖学金和助学贷款,以帮助他们完成高等教育、发展职业教育以弥补国防工业的人力短缺等。
据当时还是小学生的希拉里·克林顿女士回忆说,那时整个美国天天宣传的都是要学习科学,发展科技,这些宣传影响了一代人的一生。美国也因此诞生了一大批世界一流大学,包括斯坦福大学和加州理工学院。按照希拉里的观点,那时美国的教育水平普遍比现在高不少。
另外,太空探索极大地促进了科技的进步,我们今天使用的很多东西,最初都是为太空探索的需要而发明的。比如我们今天婴儿使用的尿不湿,其实最早是为宇航员开发的。我们用的反辐射保暖衣和保温包,都是太空服的一部分。今天有记忆海绵的床垫和枕头,也是采用航天技术。今天数码相机成像的CMOS传感器,最初也是为了将登月图像传回地球而发明的。
阿波罗计划一共成功登月六次,在月球上进行了很多的实验,带回来几百公斤月球的岩石标本,对我们了解太阳系的形成起到了关键的作用。这些岩石标本证实了月球起源于一颗早期行星和地球碰撞的理论。
回顾美苏太空竞赛,如果仅仅概括成科罗廖夫和冯·布劳恩两个人的竞赛,多少有点以偏概全。但是这两个人在这次竞赛中起到了关键性的作用。一方面他们是造时势的英雄;另一方面,是两个超级大国成就了他们的英名。积极推动探索太空的美苏领导人肯尼迪和赫鲁晓夫在历史上都是富有传奇色彩的领袖,遗憾的是他们分别在1963年遇刺和在1964年被政变推翻,但是人类探索太空的努力并没有因此而停止。
法国思想家圣西门在他的著作《寓言》中曾经讲过,一个国家如果失去了100名高官,它会照样前进;但是如果法国失去了50名最好的物理学家、化学家、数学家和工程师……,后果将难以想象。科罗廖夫和冯·布劳恩就是这样的科学家。
科罗廖夫以囚徒的身份,在没有人身自由的情况下,忘我地工作,为他的祖国贡献了许许多多个世界第一。他生前因为保密的原因而默默无闻,没有得到他应得的掌声和荣誉,也没有享受到普通人的快乐。他在去世后才为人所知,前苏联为他举行了国葬,他的陵墓在红场的墓园内。2007年,在科罗廖夫诞辰100周年之际,俄罗斯为他举行了大型的纪念活动,也可谓是荣于身后了。
相比科罗廖夫,冯·布劳恩是幸运的,他虽然为纳粹服务过,但是他的新国家对他完全的信任,将最机密最重要的任务交给了他。而他那些去了前苏联的德国同胞,因为得不到信任,早在太空竞赛真正开始前就被排斥在了门外。相信移民,重用移民,这是美国强大的重要原因。单比较这一点,前苏联就已经输了。
冯·布劳恩和科罗廖夫,我们很难讲他们二人谁的本事更大,但是毫无疑问,他们是人类历史上迄今为止最伟大的火箭专家。当我们提到他们时,自然还会想到加加林和阿姆斯特朗,以及几十万直接和间接服务于太空探索壮举的人们。
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