一本殘缺的關(guān)于宇宙航天的科普讀物

1、一顆不平常的星星傍晚，天空藍(lán)得像一池清水，深得看不見底。太陽(yáng)已經(jīng)接近西邊的山頭，好象一個(gè)鮮紅的大圓盤，顯得特別柔和，特別美麗。不一會(huì)，太陽(yáng)漸漸沉入重迭的山背后去了。天空的(缺字若干)越來越深.去。這不是流星，流星從天空一劃而過，一會(huì)兒就不見了。這顆星星卻移動(dòng)和很緩慢。它劃過整個(gè)天穹，最后消失在天邊。會(huì)不會(huì)是夜航飛機(jī)的燈光呢？不會(huì)的。夜航飛機(jī)有好幾盞燈，而且移動(dòng)的速度比它慢。原來這是一顆人造的星星，是人類勞動(dòng)和智慧的結(jié)晶。人造的星星是怎樣飛出地球去的？讓這鐘星星飛出地球去，必須克服哪些困難？人們能不能乘坐這鐘星星，到其他星球上去旅行？你一定很希望了解這些問題，甚至希望乘坐這鐘星星，到其他星球上去

2、旅行。那么，現(xiàn)在就讓我們來看一看，在飛出地球去的道路上，人們?nèi)绾芜~開了最初的幾步，今天還要怎樣繼續(xù)往前走吧！多級(jí)火箭登天的梯子飛機(jī)和氣球能不能飛出地球去？飛機(jī)和氣球都是空中的驕子。飛機(jī)是最快的空中旅行家，氣球是高空觀測(cè)的能手。它們幫助人們離開了大地，使人們能夠像鳥兒一樣在空中遨游。人們能不能乘著飛機(jī)或者氣球，一直向高飛，飛出地球，飛到月亮和其他星球上去呢？不能。為什么呢？我們先來看看，飛機(jī)和氣球?yàn)槭裁茨軌蛟诳罩酗w行吧！飛機(jī)有一對(duì)很大的翅膀，翅膀的上面微微有些彎曲，下面卻比較平。飛機(jī)前進(jìn)的時(shí)候，空氣從翅膀的前言流到后方。因?yàn)槌岚虻纳厦婧拖旅娴男螤畈煌?，從翅膀上面流過去的空氣比較快，壓在翅膀上的力

3、量就比較??；從翅膀下面流過去的空氣的速度比較慢，頂著翅膀的力量就比較大。于是，翅膀下面的空氣就把飛機(jī)托起來了。氣球升到空中的道理與飛機(jī)不同。氣球沒有翅膀，卻有一個(gè)“大肚子”，肚子里裝滿了比空氣輕得多的氣體。所以整個(gè)握的比重，比空所還要輕。氣球比空氣輕，自然就被空氣托起來了，就好像把木塊按到水底下，木塊會(huì)被水托上來一樣。所以飛機(jī)也好，氣球也好，都是依靠空氣托著往上升的?？諝庠降礁咛幵较”?。你看過電影把紅旗插上珠穆朗瑪峰吧！登山運(yùn)動(dòng)員都背著一個(gè)氧氣筒。這就是因?yàn)橹槟吕尸敺搴芨?，山上的空氣太稀薄，不夠人們呼吸用的。所以登山運(yùn)動(dòng)員得自己把氧氣帶去。珠穆朗瑪峰高8882米，還不到9公里，山上的空氣已經(jīng)這

4、樣稀薄了。在20公里的高空，空氣的密度只有地面的十三分之一；在40公里的高空，只有地面的三百分之一；在100公里的高空，只有地面的一百五十萬(wàn)分之一?？諝馓”?，力量很小，就托不動(dòng)飛機(jī)，也托不動(dòng)氣球了。到目前為止，飛機(jī)最高升到34公里多，氣球最高升到40公里。要它們?cè)偻仙?，看來是很困難了。你一定知道，星際空間根本沒有空氣。飛機(jī)和氣球離開了空氣就不能飛行，因此人們就不可能指望乘坐飛機(jī)或者氣球飛到其他星球上去了。人們必須尋找別的工具，尋找不依靠空氣就能飛行的工具。炮彈哪里去了？什么東西不需要空氣就能飛行呢？人們想到了炮彈。炮彈被火藥推出了炮筒，它就會(huì)飛到空中去，不需要空氣的幫助。這時(shí)候，空氣不但不

5、給炮彈幫忙，反而要阻擋它，使它的飛行速度逐漸減慢。要是在真空的環(huán)境里，炮彈沒有了空氣的阻力，還可以飛得更遠(yuǎn)。看來，炮彈真是飛向星際空間去的好工具。那么炮彈到底能不能飛出地球去呢？17世紀(jì)，歐洲就有兩個(gè)人做了這樣的試驗(yàn)。一個(gè)是僧侶，名叫麥爾森，一個(gè)是軍人，名叫普奇。他們把一門大炮端端正正地豎起來，炮口正對(duì)了天頂。他們想：這樣打出去的炮彈如果落回來，一定會(huì)落在炮筒里；如果不落回來，就說明炮彈已經(jīng)飛出地球，飛到宇宙空間去了。他們?cè)囼?yàn)了好幾次，結(jié)果都一樣，射出去的炮彈都沒有落回來。他們得出了一個(gè)結(jié)論：炮彈的確是飛到宇宙空間去了。19世紀(jì)，法國(guó)科學(xué)幻想小說作家儒勒凡爾納寫了一本小說從地球到月亮。在這本小

6、說里，也肯定炮彈是能飛出地球去的。凡爾納是這樣寫的：美國(guó)巴爾的摩有一個(gè)炮兵俱樂部。有一天，炮兵們產(chǎn)生了一個(gè)奇怪的念頭。他們想，能不能坐著炮彈飛到月亮上去呢？他們于是動(dòng)手建造一門特殊的大炮。這座大炮口徑有3米，長(zhǎng)300米。炮彈是鋁做的，彈殼厚30厘米，里面坐了三個(gè)人。大炮轟的一聲，就把坐在炮彈飛船里的人送到月亮上去了。麥爾森和普奇的炮彈，真的飛出地球去了嗎？巴爾的摩炮兵俱樂部的炮彈飛船，真的能飛到月球上去嗎？不，這是不可能的。麥爾森和普奇的炮彈肯定落到地面上來了，巴爾的摩炮兵俱樂部的炮彈也肯定到不了月球。我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)，我們往天上扔石子，不管扔得多高，石子一定會(huì)掉下來。炮彈盡管飛得比石子高得

7、多，最后也還是會(huì)掉下來的。那么，麥爾森和普奇為什么沒找到他們打出去的炮彈呢？他們沒有考慮空中總有些風(fēng)，會(huì)把炮彈吹向一旁；再說，他們的炮筒也不見得和地面完全垂直。炮彈飛得很高，方向稍稍歪一點(diǎn)兒就會(huì)偏得很遠(yuǎn)。所以他們的炮彈一定落到比較遠(yuǎn)的什么地方去了。為什么石子和炮彈一定會(huì)落到地面上來呢？這是地球把它們拉回來的。地球有一股巨大的力量，它使勁地把一切東西往下拉。這股力量就是地球引力。地球引力還使從空中掉下來的東西越掉越快，每過一秒鐘，使它的速度每秒鐘9.8米。所以一件東西從空中掉下來，在第一秒鐘內(nèi)，落下4.9米；第二秒鐘內(nèi)，又落下了14.7米；第三秒鐘內(nèi)，再落下24.5米.同樣地，對(duì)于正在上升的東西

8、，地球引力也把它往下拉，使它越升越慢，每過一秒鐘，使它上升的速度減低每秒鐘9.8米。炮彈剛射出炮口，它的速度大約是每秒鐘1公里，以后系于這一秒鐘，速度就減低每秒鐘9.8米，過了大約100秒鐘，它的速度就減到0了。這時(shí)候，它就不能再往上升，反而回過頭來往下掉，而且越掉越快，最后落到地面上來。麥爾森和普奇的炮彈的結(jié)局就是這樣，凡爾納幻想中的炮彈飛船，也決不可能變成現(xiàn)實(shí)。要飛出地球去，必須想辦法克服地球引力。牛頓的大炮17世紀(jì)，英國(guó)有個(gè)科學(xué)家叫牛頓，他已經(jīng)想到了克服地球引力的辦法。在一本書里，他寫了這樣一段話：“如果在山頂架起一門大炮，用火藥的力量把一顆炮彈平射出去，炮彈在落到地面以前，會(huì)沿著一條曲

9、線飛過一段距離。如果沒有空氣的阻力，我們使炮彈的速度增加一倍，它飛行的距離也差不多增加1倍；如果速度增加10倍，飛行的距離也會(huì)增加10倍。只要增加速度，就可以隨意增加飛行的距離。因此，只要把速度加大到一定程度，就可以使炮彈繞著地球轉(zhuǎn)，甚至飛入宇宙空間，直到無限遠(yuǎn)?！边@就是說，只要有足夠的速度，炮彈就可以環(huán)繞著地球飛行，而不掉到地面來。也就是說，加快速度可以克服地球引力。為什么有了足夠的速度，就可以克服地球引力呢？前面說過，在空中飛得的東西，被地球引力拉著往下掉，在第一秒鐘內(nèi)，它要往下掉4.9米。我們知道，地球是球形的。要是炮彈飛得很快，盡管在第一秒內(nèi)，它掉下了4.9米，而在它飛過的這一段路程上

10、，地面也向里彎了4.9米。結(jié)果，炮彈同地面的距離仍然沒有改變。我們看一看附圖就很清楚了。炮彈原來在A點(diǎn)，A點(diǎn)距離地面200公里。如果沒有地球引力，1秒鐘以后，它應(yīng)該飛到B點(diǎn)?？墒堑厍蛞Π阉?.9米，所以它實(shí)際上飛到了D點(diǎn)。D點(diǎn)比A點(diǎn)低了4.9米，可是D點(diǎn)下面的地球比A點(diǎn)下面的地面也向里彎了4.9米，所以D點(diǎn)和地面的距離仍然是200公里。這樣，雖然炮彈不斷往下掉，可是它始終掉不到地面上來，只好像月亮一樣，老是環(huán)繞著地球轉(zhuǎn)圈子，成了地球的一顆衛(wèi)星一顆人造的衛(wèi)星。三個(gè)宇宙速度牛頓的假想，引起了許多科學(xué)家的興趣?？茖W(xué)家算了了算，炮彈究竟要飛得多快，才能環(huán)繞著地球不斷地轉(zhuǎn)圈子。原來速度要求非常高，

11、至少得每秒鐘7.9公里。每秒鐘7.9公里，這個(gè)速度叫環(huán)繞速度，也叫第一宇宙速度。要是炮彈飛得更快一些，會(huì)發(fā)生什么情況呢？炮彈飛得越快，它轉(zhuǎn)的圈子就越大。當(dāng)它的速度達(dá)到每秒鐘11.2公里的時(shí)候，地球的引力就拉不住它了。也就是說，它擺脫了地球的引力，真的飛出地球去了。每秒鐘11.2公里，這個(gè)速度叫做脫離速度，也叫做第二宇宙速度。炮彈達(dá)到了第二宇宙速度，擺脫了地球引力，是不是就可以隨意亂跑呢？不成，還有太陽(yáng)的引力在拉著它。它只能跟地球、金星、火星等行星一樣，環(huán)繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈子，成了太陽(yáng)的一顆行星一顆人造的行星。要使炮彈擺脫太陽(yáng)的引力，還得加快它的速度，科學(xué)家計(jì)算了一下，至少要達(dá)到每秒鐘16.7公里。每

12、秒鐘16.7公里，這個(gè)速度就叫做第三宇宙速度。炮彈如果能達(dá)到這個(gè)速度，就可以飛出太陽(yáng)系，飛到無邊無際的宇宙深處去了。你瞧，速度在這里有多么重要??！每秒鐘7.9公里，這是不讓地球引力拉下來的最起碼的速度?？墒菍?shí)際上，普通炮彈射出炮口的時(shí)候，它的速度只有每秒鐘1公里左右，相比之下還差得遠(yuǎn)著哩。能不能使炮彈的速度達(dá)到每秒鐘7.9公里呢？要這樣做，只有兩條路可以走：一條是使炮彈射出炮口的時(shí)候，速度達(dá)到每秒鐘7.9公里；另一條是在炮彈射出炮口以后，使炮彈的速度逐漸加快到每秒鐘7.9公里。你一定知道，炮彈是靠裝在炮膛里的火藥爆炸的力量推出炮口來的。要使炮彈射出炮口的時(shí)候，速度增加近7倍，就得用一鐘非常猛烈

13、的火藥。這鐘火藥現(xiàn)在還沒有找到，看來將來也不可能找到。那么，能不能在炮彈飛出炮口以后，逐漸加快它的速度呢？這也辦不到。炮彈本身沒有動(dòng)力裝置，也不帶燃料。它射出炮口來的時(shí)候速度有多快，以后至多只能保持這個(gè)速度。所以人們要飛出地球去，必須找到另一鐘飛行工具。這鐘飛行工具得具備兩個(gè)最基本的條件：第一個(gè)條件，它飛行的時(shí)候，不依靠空氣。也就是說：它能夠在真空的環(huán)境中飛行。第二個(gè)條件，它本身有動(dòng)力裝置，帶得有燃料。在飛行的時(shí)候，它自己能夠逐漸加快速度。有沒有這們的飛行工具呢？有。我們?cè)诖汗?jié)里玩的鉆天，就是這樣一鐘飛行工具。鉆天鉆天是一鐘拴著一根細(xì)秫秸的爆竹，有的地方管它叫“起花”，也有的地方管它叫“九龍”

14、。你點(diǎn)著了鉆天的藥線，它就向后噴出一串火花，嗤的一聲，鉆到天空里去了。鉆天是靠什么飛上天去的呢？鉆天里裝滿了火藥?；鹚幦紵臅r(shí)候，就生成大量的氣體。這些氣體從鉆天下面的口子往外噴，就把鉆天推到天空里去了。為什么朝下噴的氣體，卻能夠把鉆天向上推呢？你坐過小木船吧？上岸的時(shí)候，你用腳使勁把船頭往后一蹬，就跳上了岸?？墒谴兀看雇肆耍x開了岸邊。船倒退，是你蹬得它倒退的；你跳上了岸，卻是船把你推上岸來的。原來在你用腳使勁蹬船頭的時(shí)候，同時(shí)產(chǎn)生了兩股力量：一股叫作用力，就是你蹬船頭的力量；一股叫反作用力，就是船把你推上岸的力量。作用力和反作用力是同時(shí)產(chǎn)生的，它們的大小相同，方向恰好相反。還可以做個(gè)實(shí)

15、驗(yàn)，你把船劃到湖中央，停住了，再拿起一塊大石頭，使勁朝頭面扔過去，船也會(huì)朝后面退一段路。這時(shí)候，你扔石頭的力量是作用力，石頭同時(shí)也推你的手，這股力量就是反作用力。你坐在船上，跟船連在一起，所以船就被推得往后退了。你也許會(huì)問：作用力和反作用力既然大小相同，為什么石頭扔出去那么遠(yuǎn)，而船只退后了一點(diǎn)點(diǎn)呢？因?yàn)槭^比船輕得多。用同樣大小的力量，扔輕重不同的兩件東西，當(dāng)然輕的東西要扔得遠(yuǎn)些。鉆天就是被朝下噴的氣體所產(chǎn)生的反作用力推到天空中去的。它完全不需要空氣幫它的忙。那么，為什么鉆天到末了仍然要掉下來呢？你一定能夠回答：還是因?yàn)樗俣炔粔?。要知道，鉆天的速度達(dá)到最快的時(shí)候，也還趕不上炮彈吶！可是我們別忘

16、記，鉆天跟炮彈不同，它本身有動(dòng)力裝置，還帶著燃料火藥。我們只要在動(dòng)力裝置和燃料上打主意，就可以使鉆天加快速度。現(xiàn)代的火箭就是根據(jù)鉆天的原理制造的。火箭本身有動(dòng)力裝置，還帶著燃料。燃料點(diǎn)著以后，就產(chǎn)生一股氣體，從朝下的噴口噴出來。把火箭推上天空去的，就是這股氣體噴出來的時(shí)候產(chǎn)生的反作用力。當(dāng)然，火箭的構(gòu)造比鉆天復(fù)雜得多。下面就讓我們來看看，火箭的高速度是怎樣得到的吧！為高速度而奮斗前面說過，一件東西要達(dá)到每秒鐘7.9公里的速度，才能繞著地球轉(zhuǎn)圈子，不致于被地球引力拉下來。但是實(shí)際上，這個(gè)速度還是不夠的。因?yàn)榈厍蛲饷姘芎竦囊粚涌諝??；鸺┻^這層空氣的時(shí)候，就會(huì)受到空氣的阻擋，速度會(huì)逐漸降低。因

17、此火箭要空過空氣層，繞著地球轉(zhuǎn)圈子，至少得有每秒鐘9公里的速度才行?；鸺鯓硬拍茉诖┻^空氣層之前，達(dá)到每秒鐘9公里的速度呢？也許有人會(huì)說：這有什么難辦，只要讓火箭多帶一些燃料。燃料不斷地燃燒，火箭就不斷地噴氣，不斷地加快速度，到最后總能達(dá)到每秒鐘9公里的。這個(gè)辦法說起來簡(jiǎn)單，實(shí)際上卻行不通。燃料必須裝在燃料箱里。要多帶燃料，就得用更大的燃料箱。燃料箱越大，火箭就變得越重?；鸺街兀涌焖俣染驮郊永щy。根據(jù)現(xiàn)代的技術(shù)條件來計(jì)算，火箭的空殼和其他各鐘裝備，至少得有燃料的五分之一重。到了這個(gè)限度，燃料的重量增加一倍，燃料箱和其它裝備的重量得相應(yīng)地增加兩倍；燃料的重量增加兩倍，燃料箱和其他裝備的重量

18、得相應(yīng)地增加兩倍。我們知道：用10斤的力氣扔一塊2斤重的石頭，不會(huì)比用5斤的力氣扔一塊1斤重的石頭扔得更遠(yuǎn)。結(jié)果燃料雖然增加了，火箭的速度卻并不能加快。那么能不能使火箭的空殼和其他裝備的重量再減輕一些呢？根據(jù)計(jì)算，用一般的燃料，使火箭達(dá)到每秒鐘9公里的速度，燃料的重量應(yīng)該等于火箭的空殼和其他裝備的重量的39倍左右。也就是說，一支1000公斤重的火箭，火箭空殼和其他裝備的重量就能占到25公斤左右。雞蛋和蛋白和蛋黃的重量，只有蛋殼重量的11倍，而蛋殼已經(jīng)很薄，輕輕一一砸就碎了。如果燃料比燃料箱重39倍，這個(gè)燃料箱一定薄得像紙一樣，怎么還能裝燃料呢？何況火箭還必須有發(fā)動(dòng)機(jī)、控制儀器等其他裝備呢？所以

19、要使火箭達(dá)到繞地球轉(zhuǎn)圈子的速度，還得另找出路。出路終于找到了，這是俄羅斯偉大的科學(xué)家齊奧爾科夫斯基的功績(jī)。他第一個(gè)想出了火箭列車的設(shè)計(jì)。這鐘火箭列車能夠用來加快宇宙飛船的速度，使它不但能達(dá)到第一宇宙速度，繞著地球轉(zhuǎn)圈子，成了一顆人造衛(wèi)生，還能達(dá)到第二宇宙速度，繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈子，成為一顆人造行星，甚至達(dá)到第三宇宙速度，飛出太陽(yáng)系，飛向無邊無際的宇宙空間。下面我們就來談?wù)劊鸺熊囀窃趺窗延钪骘w船送到地球外邊去的。火箭列車火箭列車就是由幾支火箭連接在一起而組成的一支大火箭，所以也叫做多級(jí)火箭。為什么單獨(dú)一支火箭達(dá)不到宇宙速度，不能成為一艘宇宙飛船，而許多支火箭組成的多級(jí)火箭，卻能夠使宇宙飛船達(dá)到宇宙

20、速度呢？讓我們看一看，多級(jí)火箭是怎樣飛行的吧？多級(jí)火箭發(fā)射的時(shí)候，第一級(jí)也就是最下面一級(jí)先發(fā)動(dòng)，把整個(gè)火箭推向空中，并且達(dá)到一定的速度。這時(shí)候，第一級(jí)火箭里的燃料燒完了，它就自動(dòng)脫落，第二級(jí)火箭馬上跟著發(fā)動(dòng)，繼續(xù)把火箭余下的部分向上推，并且繼續(xù)加快速度。等到第二級(jí)火箭里的燃料燒死完了，它也自動(dòng)脫落，第三級(jí)火箭馬上跟著發(fā)動(dòng)，也繼續(xù)把火箭余下的部分向上推，并且繼續(xù)加快速度。如果每一級(jí)火箭能夠加快速度每秒鐘3公里，那么到第三級(jí)火箭里的燃料燒完的時(shí)候，余下的部分的速度就達(dá)到了每秒鐘9公里。它穿過空氣層，受到了空氣的阻力，速度雖然得減小一些，但是也超過了每秒鐘7.9公里，所以能繞著地球轉(zhuǎn)圈子，不再掉下來

21、了。原來多級(jí)火箭所以能達(dá)到這樣高的速度，主要因?yàn)樗谙牧艘徊糠秩剂弦院?，就扔掉了一部分空殼和發(fā)動(dòng)機(jī)等其他裝備，使余下的部分越來越輕。余下的部分越輕，繼續(xù)加快速度所需要的燃料就越來越少了。這真是一個(gè)絕頂聰明的辦法。所以多級(jí)火箭必須做得一級(jí)比一級(jí)小得多。例如有一支三級(jí)火箭，它的第三級(jí)，也就是最后一級(jí)里，裝著一個(gè)1噸重的宇宙飛船；火箭的外殼和其他裝備的重量跟它的運(yùn)載物宇宙飛船相等，也是1噸；燃料的重量是火箭外殼的、裝備和運(yùn)載物的3倍，即6噸，那么第三級(jí)火箭的總重量就有8噸。就是第二級(jí)火箭的運(yùn)載物，如果第二級(jí)火箭外殼和其他裝備的重量也和運(yùn)載物相等，是8噸，燃料的重量也是火箭外殼、和運(yùn)載物的3倍，那么

22、這兩級(jí)火箭的總重量就是64噸。而這64噸重的兩級(jí)火箭，就是第一級(jí)火箭的運(yùn)載物，第一級(jí)火箭的外殼、裝置和燃料跟運(yùn)載物的重量的比例不變，那么整個(gè)火箭就應(yīng)該重512噸。要減小各級(jí)火箭的重量的比例，可以從改進(jìn)設(shè)計(jì)、材料、燃料等方面想辦法。科學(xué)家在這個(gè)問題上已經(jīng)花了不少心血，但是直到現(xiàn)在，發(fā)射一艘1.5噸重的環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船，所用的多級(jí)火箭還需要130噸重。多級(jí)火箭所以這樣重，主要因?yàn)樗鼛У娜剂隙唷Ｈ剂弦菐У貌粔蚨?，它就不可能發(fā)出發(fā)射一艘宇宙飛船所需要的巨大的力量。蘇聯(lián)發(fā)射繞著地球飛行的東方一號(hào)宇宙飛船，所用的多級(jí)火箭，大約能發(fā)出2000萬(wàn)馬力，力量跟50萬(wàn)輛小汽車，或者1000架巨型噴氣式飛機(jī)

23、相當(dāng)。這樣一比較，你就不難想象發(fā)射宇宙飛船的多級(jí)火箭該有多么龐大了。齊奧爾科夫斯基早在幾十年前，就找到了飛出地球去的基本原理，并且指出多級(jí)火箭是飛出地球去的最好工具。但是為什么直到最近幾年，宇宙飛船才發(fā)射成功呢？找到了基本原理，只是像我們?cè)谛熊娭姓业搅苏_的前進(jìn)方向，并不等于已經(jīng)到達(dá)目的地。要達(dá)到目的地，我們還得一步一步向前走，翻過一座又一座的高山，跨過一條又一條的大河。人們?cè)陲w出地球去的道路上，正是這樣地闖過了一重又一重的難關(guān)，才獲得了初步的成功。下面我們就來講一講，人們?cè)陲w出地球去的道路上已經(jīng)闖過了哪些難關(guān)，今天還必須闖過哪些難關(guān)。在飛出地球去的道路上尋找燃料前面說過，火箭里的燃料點(diǎn)著以后

24、，就會(huì)向下噴氣?；鸺褪强繃姎獾姆醋饔昧ν粕咸炜杖サ摹？梢娙剂系暮脡模瑫?huì)直接影響火箭的速度。所以人們?yōu)榱私o發(fā)射宇宙飛船多級(jí)火箭找燃料，就花費(fèi)了不少心血。對(duì)于多級(jí)火箭來說，什么樣的燃料才算是好燃料呢？第一個(gè)條件是：燃料的單位質(zhì)量發(fā)熱量要高。如果有甲乙兩鐘燃料。在燃料的時(shí)候，1公斤甲燃料發(fā)出的熱量比1公斤乙燃料發(fā)出來的熱量多，那么甲燃料就更適合用在多級(jí)火箭上。為什么多級(jí)火箭需要單位質(zhì)量發(fā)熱量高的燃料呢？燃料的單位質(zhì)量發(fā)熱量高，燃料的時(shí)候產(chǎn)生的氣體的溫度就越高。氣體的溫度越高，它的體積就越膨脹。氣體越膨脹，從噴口噴出來的速度就越快。氣體噴出來的速度越快，產(chǎn)生的反作用力就越大，就能更快地使火箭上升的速

25、度加快。第二個(gè)條件是：燃料的比重要大，也就是說，單位質(zhì)量的體積要小。你一定知道，1公斤煤只有一小展示會(huì)，1公斤木柴也只有一小把，小公斤秫秸卻有一捆。燃料的比重越小，單位質(zhì)量的體積就越大，攜帶起來就越不方便。火箭用的燃料比重較大，燃料箱就可以做得小一些，整個(gè)多級(jí)火箭就可以做得小一些，輕一些。第三個(gè)條件是：燃料要比較穩(wěn)定。這就是要求燃料本身不容易爆炸；它對(duì)燃料處和動(dòng)力裝置的腐蝕性要小，燃料的時(shí)候容易控制。此外，當(dāng)然還得要求燃料容易生產(chǎn)，成本比較低。那么，什么燃料符合這些條件呢？普通的火箭常常用火箭做燃料。但是把火藥用在發(fā)射宇宙飛船的多級(jí)火箭上，好象不大合適?；鹚幍膯挝毁|(zhì)量發(fā)熱量還不夠高，燃料后噴出

26、來的速度只能達(dá)到每秒鐘1500-2000米。火藥還有個(gè)很大的缺點(diǎn)，它一點(diǎn)著以后，往往在幾秒鐘內(nèi)就燒完了，很不容易控制，不能很平穩(wěn)地把多級(jí)火箭推上天空去。為什么火藥燃燒的時(shí)候不容易控制呢？我們知道，燃燒就是劇烈的氧化。燃燒的時(shí)候必需有能夠氧化的東西，也必需有供給氧氣的東西?；鹚幚锿瑫r(shí)含有這兩鐘東西，所以一點(diǎn)著就猛烈地燃燒起來，一剎那間就全部燒完了。固體的燃料一般都有這樣的缺點(diǎn)，所以許多科學(xué)家都主張不給多級(jí)火箭裝固體燃料，而裝液體燃料。多級(jí)火箭用的液體燃料是把可以氧化的東西和供給氧的東西分開來貯存的。舉個(gè)例子來說，能夠氧化的東西是酒精，供給氧的東西是液態(tài)氧，它們分別貯存在兩個(gè)燃料箱里。它們各自通過

27、管流向燃燒室，在燃燒室里混合之后才開始燃燒，所以只要把管子一關(guān)斷，燃燒就立刻停止。當(dāng)然也可以把管子開大一些或者關(guān)小一些，控制燃燒的進(jìn)行。多級(jí)火箭最常用的液體燃料有酒精和液態(tài)氧；還有汽油和硝酸，在這里能夠氧化的是汽油，供給氧的是硝酸。這兩組燃料的單位質(zhì)量發(fā)熱量都比火藥高，噴氣速度可以達(dá)到每秒鐘2600-2800米。并且這些燃料的價(jià)錢都比較便宜。多級(jí)火箭也可以用液態(tài)氫和液態(tài)氧做燃料，在這里能夠氧化的是液態(tài)氫；還可以用液態(tài)氫和液態(tài)氟做燃料，這里雖然沒有氧，但是氫和氟化合的時(shí)候，也會(huì)發(fā)出很多熱量，情形和氧化一樣。這兩組燃料的噴氣速度可以達(dá)到每秒鐘4000米?？梢砸簯B(tài)氫和液態(tài)氟都有很大的缺點(diǎn)。液態(tài)氫的比

28、重太小，只有水的十五分之一左右。用液態(tài)氫用燃料，需要很大很大的燃料箱，這就增加了多級(jí)火箭的體積和重量。液態(tài)氟的腐蝕性太強(qiáng)，不容易找到合適的材料來做它的燃料箱和動(dòng)力裝置。固體燃料雖然有許多缺點(diǎn)，但是也有一個(gè)重大的優(yōu)點(diǎn)：它所需要的火箭結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。因此，現(xiàn)在有些科學(xué)家又在打它的主意，看看它的缺點(diǎn)有沒有什么辦法彌補(bǔ)。現(xiàn)在，多級(jí)火箭雖然已經(jīng)把宇宙飛船送到空中去了，人們?yōu)樗鼘ふ沂赖娜剂瞎ぷ鬟€在繼續(xù)進(jìn)行。戰(zhàn)勝高溫你看見過流星嗎？它在天空里一劃而過，留下一道耀眼的亮光。流星是在宇宙間游蕩的小石塊或者小鐵塊。它們離地球近的時(shí)候，受到了地球的引力，就飛快地落到地球上來。在穿過空氣層的時(shí)候，它們不斷地跟空氣

29、分子碰撞，因而溫度不斷升高，結(jié)果燃燒起來，發(fā)出一道雪亮的光。多級(jí)火箭在上升的時(shí)候，要穿過空氣層，宇宙飛船從天外歸來，也要穿過空氣層，它們會(huì)不會(huì)碰到同樣的遭遇呢？多級(jí)火箭的問題倒還不太嚴(yán)重，因?yàn)樗仙乃俣仁侵饾u加快的。在空氣稠密的低空里，它飛得還比較慢，等到速度加快，它已經(jīng)到了空氣稀薄的星際空間去了。它的溫度還不至于升得太高。宇宙飛船返回地面的情形就嚴(yán)重得多。它從天外歸來進(jìn)入空氣層的時(shí)候，速度還有每秒7.9公里左右。而且越接近地面，空氣越加稠密，它的溫度就會(huì)越升越高。如果事先沒有防御，它就會(huì)像流星一樣，發(fā)出一道雪亮的光，燒成了灰。據(jù)計(jì)算，宇宙飛船穿過大氣層落到地面上，大約要花半個(gè)小時(shí)，它如果不

30、燒毀，表面的溫度可能達(dá)到攝氏5000度。攝氏5000度，這是多高的溫度呀！太陽(yáng)表面的溫度也只有攝氏6000度。宇宙飛船如果沒有特殊的防護(hù)，要既不燒毀又熔化是不可能的。為了使多級(jí)火箭安全地穿出空氣層，為了使宇宙飛船安全地回到地面上來，人們想了許許多多的辦法。第一個(gè)辦法是找出耐高溫的材料來做多級(jí)火箭和宇宙飛船的外殼。鋼在這里是不中用的，它到了攝氏1400度就熔化了。白金算是比較難熔化的材料，但是到了攝氏1700度以上也要熔化。鎢要到3380度才熔化，電燈泡晨的燈絲就是用鎢做的?？墒请姛襞菀宦?，燈絲一下子就燒斷了。可見鎢在空氣中很容易燒毀。這些金屬都用不上，人們就想到了合金。合金是兩鐘或兩鐘以上的

31、金屬熔成的新金屬。古代的青銅器，就是銅和錫的合金鑄成的。合金的性質(zhì)和原來的金屬不同，有的會(huì)更加堅(jiān)固，經(jīng)得住更高的溫度。鎢是最難熔化的金屬，到了攝氏3380度也要熔化，而某些合金，竟經(jīng)得住攝氏5000度以上的高溫。多級(jí)火箭的外殼都是用耐高溫的合金做的。人們還想到用“灰”來做多級(jí)火箭和宇宙飛船的外殼?；沂侨紵院笊傻臇|西。前面說過，燃燒就是劇烈的氧化?；壹热皇且呀?jīng)氧化了的東西，就不怕它再氧化了。并且一鐘金屬的氧化物，往往比這鐘金屬經(jīng)得住高溫。例如鉛在攝氏658度就會(huì)熔化，而鉛燒成的“灰”-氧化鉛，卻要到攝氏2050度才會(huì)熔化。有沒有可以用來做多級(jí)火箭和宇宙飛船外殼的“灰”呢？有？這就是陶瓷。陶瓷

32、怎么是“灰”呢？我們這里所說的灰，實(shí)際上指的是金屬的氧化物。而陶瓷就是某些金屬的氧化物。當(dāng)然陶瓷有個(gè)很大的缺點(diǎn)，它很容易碰碎。人們就想，也許可以用制造搪瓷的辦法，用耐高溫合金做多級(jí)火箭和宇宙飛船的外殼，外面再敷上一層陶瓷，這樣的外殼就不怕氧化，也經(jīng)得住更高的溫度啦。為了使宇宙飛船在降落的時(shí)候能沖火燒關(guān)，還可以在它的外殼上涂一層特制的塑料。這些塑料在溫度高的時(shí)候就會(huì)蒸發(fā)。塑料在蒸發(fā)的過程中，會(huì)帶走許多的熱量，使宇宙飛船外殼的溫度不至于升得太高。人們還從多級(jí)火箭和宇宙飛船的外形上想辦法。我們知道，船的頭是尖的，這樣可以減少空氣的阻力。多級(jí)火箭和宇宙飛船的頭做得太尖卻沒有，因?yàn)橛旨庥旨?xì)的頭特別容易熔

33、化和燒壞。所以火箭的頭應(yīng)該做得鈍一些，宇宙飛船的頭更應(yīng)該做成圓形的，這樣容易發(fā)散熱量。多級(jí)火箭飛行的時(shí)候，不僅外殼的溫度會(huì)升得很高，發(fā)動(dòng)機(jī)裝置內(nèi)部的溫度也很高。火箭噴出的氣體非常熱，溫度達(dá)到攝氏2000-3000度，燃燒室和噴氣口必須經(jīng)得住這樣的高溫。所以人們除了用耐高溫的合金來制造燃燒室和噴氣口，還給它們裝了一個(gè)“發(fā)汗壁”。你一定有這樣的經(jīng)驗(yàn)，熱天出了汗，身子就覺得涼快一些。原來皮膚上的汗珠蒸發(fā)的時(shí)候，會(huì)帶走許多熱量。發(fā)汗壁就是根據(jù)這個(gè)道理設(shè)計(jì)的。發(fā)汗壁上布滿著極細(xì)的小孔，小孔里會(huì)不斷滲出冷卻液來。冷卻液蒸發(fā)的時(shí)候，就會(huì)被燃燒室和噴氣口內(nèi)壁的溫度降低。你看，為了戰(zhàn)勝高溫，人們又花費(fèi)了不少心血

34、。戰(zhàn)勝嚴(yán)寒在20世紀(jì)初，有個(gè)英國(guó)人叫斯科特，率領(lǐng)了一個(gè)船隊(duì)到南極去考察。他們快要到達(dá)南極大陸，正準(zhǔn)備登陸，突然船上的油箱全崩裂了，汽油全漏光了。原來油箱焊口上的錫全變成了灰色粉末。考察因此無法進(jìn)行，船隊(duì)只好掉轉(zhuǎn)頭，開回英國(guó)。錫怎么會(huì)變成粉末的呢？后來人們才發(fā)現(xiàn)，是寒冷在作怪。原來許多東西在溫度很低的時(shí)候，性質(zhì)會(huì)發(fā)生變化。南極雖然冷，還不過攝氏零下60-70度，多級(jí)火箭需要經(jīng)受的低溫可比南極低得多。我們?cè)谇懊嬉呀?jīng)說過，多級(jí)火箭常常用液態(tài)氧和液態(tài)氫做燃料。氧要到攝氏零下118.8度才能變?yōu)橐簯B(tài)，氫要到攝氏零下239.9度才變?yōu)橐簯B(tài)。因此，多級(jí)火箭的燃料箱必須經(jīng)得住嚴(yán)寒的考驗(yàn)。宇宙飛船也是這樣，它在

35、星際空間飛行的時(shí)候，朝著太陽(yáng)的半面雖然被曬得很熱，另外半面曬不著太陽(yáng)，溫度卻會(huì)降到攝氏零下200度以下。在攝氏零下200度以下的時(shí)候，一些東西會(huì)發(fā)生什么樣的變化呢？那時(shí)候，橡皮口袋會(huì)硬得像一面銅鑼，敲起來當(dāng)當(dāng)當(dāng)響。雞蛋摔在地上，會(huì)像皮球一樣彈跳起來。鐵器會(huì)變得又酥又脆。你瞧，嚴(yán)寒也是多級(jí)火箭和宇宙飛船的大敵呢！要是不知道嚴(yán)寒的厲害，糊里糊涂地用鐵來做多級(jí)火箭的燃料箱，燃料箱一下就凍酥了，這多級(jí)火箭還怎么上得了天呢？人們動(dòng)了許多腦筋，制成了一些比較不怕冷的特鐘合金，以及一些特別不怕冷的塑料，來戰(zhàn)勝嚴(yán)寒。人們還運(yùn)用真空來隔絕寒冷。例如把燃料箱做成夾層的，像熱水瓶的膽一樣。這樣一來，燃料箱內(nèi)的燃料雖

36、然比冰還冷得多，燃料箱外的各鐘裝備的溫度卻不致于降得太低，不會(huì)受到嚴(yán)寒的傷害。在宇宙飛船里面，從而還裝了一鐘強(qiáng)迫空氣循環(huán)的裝置。這鐘裝置能把飛船里這半面被太陽(yáng)曬熱的空氣，不斷地流到太陽(yáng)曬不到的另外半面去，使火箭不致辭于半面太冷，半面太熱。嚴(yán)寒沒有擋住人們飛出地球的道路。但是為了戰(zhàn)勝嚴(yán)寒，人們也想盡了辦法。億步穿楊我國(guó)古代有個(gè)出名的射手，名叫養(yǎng)由基。據(jù)說，他能在百步以外，射穿一片楊樹的葉子。因此人們一直用“百步穿楊”來形容射擊的準(zhǔn)確?？墒?，要把宇宙飛船送到環(huán)繞地球飛行的軌道上，特別是送到月球或金星、火星等行星上，“百步穿楊”的準(zhǔn)確程度就遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠了。我們知道，養(yǎng)由基射楊樹葉子的時(shí)候，楊樹葉子是不動(dòng)

37、的，養(yǎng)由基本人也是不動(dòng)的，動(dòng)的只是射出去的那支箭。把宇宙飛船送到月亮上，情形就大大不同了。我們知道，地球在動(dòng)，它繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)圈子，每秒鐘走30公里；月亮也在動(dòng)，它繞著地球轉(zhuǎn)圈子，每秒鐘走1公里；宇宙飛船當(dāng)然得動(dòng)，它離開地球的時(shí)候，速度在每秒鐘7.9-11.2公里之間。這就好象一個(gè)人站在一列飛馳的火車上，開槍射擊一只奔跑的野兔。這當(dāng)然要比百步穿楊困難多了。科學(xué)家們算了一下，發(fā)射宇宙飛船的時(shí)間如果比規(guī)定晚了一分鐘，宇宙飛船離開地球的速度如果比規(guī)定的差了每秒幾米，或者飛行方向比規(guī)定的偏了十分之一度，這艘宇宙飛船根本就到不了月球。月球還是離地球最近的星球，如果要把宇宙飛船發(fā)射到金星、火星或其他的行星上去

38、，準(zhǔn)確程度豈不是不僅需要超過百步穿楊，而且需要超過“億步穿楊”了嗎？星際空間實(shí)在太遼闊了，相比之下，星就顯得非常之小。我們把一只瓢蟲比作地球，那么整個(gè)太陽(yáng)系所占的空間，就有一座大禮堂那么大。在這座大禮堂里，有幾只大大小小的甲蟲，或近或遠(yuǎn)地繞著禮堂中央的掛燈在轉(zhuǎn)圈子。這些甲蟲就是金星、火星等行星。至于從地球上發(fā)射出去的宇宙飛船，甚至不及一粒灰塵大。在這種情況下，難怪發(fā)射宇宙飛船的準(zhǔn)確度要求極高了。宇宙飛船飛回地面，也需要很高的控制技術(shù)。在著陸以前，宇宙飛船先要繞著地球轉(zhuǎn)圈子，再打開噴氣機(jī)，使速度逐漸降低，才會(huì)斜著朝地面飛來。宇宙飛船進(jìn)入空氣層，速度已經(jīng)降低到一定程度，再?gòu)堥_幾個(gè)大降落傘，進(jìn)一步使

39、速度降低，然后慢慢著陸。在降落過程中，制動(dòng)噴氣機(jī)什么時(shí)候打開，噴氣的力量該多大，采取什么角度進(jìn)入空氣層，都是十分重要的問題。如果制動(dòng)噴氣機(jī)早打開了或者遲打開了1秒鐘，宇宙飛船著陸的地點(diǎn)就會(huì)跟預(yù)定的相差8公里；如果飛行速度相差了每秒鐘1米，宇宙飛船著陸地點(diǎn)就可能跟預(yù)定的相差幾十公里。如果降落的角度差了一點(diǎn)兒，宇宙飛船的著陸地點(diǎn)又會(huì)偏得很遠(yuǎn)。美國(guó)在1962年5月24日發(fā)射的“曙光7號(hào)”宇宙飛船，就因?yàn)榻德涞慕嵌雀A(yù)定的差了一點(diǎn)兒，著陸的地點(diǎn)竟跟預(yù)定的相差了400公里。為了使多級(jí)火箭能把宇宙飛船送到環(huán)繞地球飛行的軌道上，或者送到飛向別的星球的軌道上，為了使宇宙飛船能安全地回到地面上來，或者在別的星上

40、著陸，在發(fā)射之前，都得先給它們規(guī)定好飛行的路線。多級(jí)火箭和宇宙飛船的飛行路線是科學(xué)家計(jì)算出來的。多級(jí)火箭必須按照規(guī)定的時(shí)間發(fā)射，按照規(guī)定的速度沿著計(jì)算好的路線飛行，才能完成預(yù)定的任務(wù)；宇宙飛船也必須這樣，才能預(yù)定的目的地。如果在飛行中偏離了預(yù)先計(jì)算好的路線，多級(jí)火箭和宇宙飛船就得校正飛行的方向，改變飛行的速度。怎么才能知道多級(jí)火箭和宇宙飛船有沒有偏離預(yù)先計(jì)算好的路線呢？那就得知道它們正在向哪個(gè)方向飛行，已經(jīng)飛到了哪里。星際空間是茫無邊際的。多級(jí)火箭和宇宙飛船在飛行中，是怎么辨別方向和位置的呢？下面我們就來談?wù)勥@個(gè)問題?？刂骑w行輪船在海洋中航行，是依靠羅盤儀和天上的星星來辨別方向和位置的。羅盤儀

41、上有一磁針。磁針由于地磁的作用，總是一端指南，一端指北。跟磁針一對(duì)照，就知道輪船在向哪個(gè)方向航行了。多級(jí)火箭和宇宙飛船可不可以用羅盤儀來辨別方向呢？不能。因?yàn)殡x開了地球，地磁對(duì)磁針的作用消失了。羅盤就不能再指示方向。我們能不能制造另外一種儀器，它像羅盤一樣，永遠(yuǎn)指著一個(gè)方向呢？能夠。陀螺儀就是這樣的儀器。你玩過陀螺吧！把繩子繞在陀螺上，使勁一拉，陀螺就飛快地旋轉(zhuǎn)了起來。它中心的軸老是垂直地指著天。原來凡是飛快地旋轉(zhuǎn)的東西，它中心的軸老是指著一個(gè)方向。陀螺儀就是根據(jù)這個(gè)原理制造的。多級(jí)火箭和宇宙飛船在飛行的時(shí)候，除了依靠陀螺儀來辨別方向，還跟在海洋上航行的輪船一樣，利用星星來辨別自己在宇宙空間的

42、位置。對(duì)于星際飛行來說，星星也是最好的路標(biāo)。恒星離地球非常遙遠(yuǎn)，它們?cè)谔炜盏奈恢每梢哉f基本上是不變的。多級(jí)火箭和宇宙飛船飛行的時(shí)候，只要認(rèn)定一兩顆恒星為基準(zhǔn)，隨時(shí)算出它們跟這一兩顆恒星所成的角度，就可以知道自己在什么位置上，是否按照預(yù)先計(jì)算好的路線在飛行。多級(jí)火箭和宇宙飛船還可以利用無線電波帶路。它們上面的無線電接收機(jī)，可以不斷接收從地球上發(fā)射的電波或者某些星球上自然發(fā)射的電波。根據(jù)這些電波傳來的不同方向和傳遞時(shí)間的長(zhǎng)短，就可以確定飛行的路線是否正確。多級(jí)火箭和宇宙飛船如果偏離了預(yù)先計(jì)算好的路線，它們上面的自動(dòng)控制系統(tǒng)就會(huì)進(jìn)行糾正。自動(dòng)控制系統(tǒng)包括測(cè)量裝置、計(jì)算裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)部分。測(cè)量隨時(shí)

43、測(cè)出飛行的方向、速度和在空間的位置。計(jì)算裝置隨時(shí)算出飛行的情況和預(yù)定的有什么不同，應(yīng)當(dāng)如何糾正。執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)計(jì)算結(jié)果，隨時(shí)開動(dòng)有關(guān)的機(jī)器，調(diào)節(jié)速度，糾正方向，使多數(shù)火箭或宇宙飛船回到預(yù)先計(jì)算好的路線上來。除了自動(dòng)控制系統(tǒng)，載人的宇宙飛船還可以由宇宙飛行員操縱飛行。還有一種留在地球上的操縱多級(jí)火箭和宇宙飛船的裝置。這種裝置叫“遙遠(yuǎn)控制裝置”。遙遠(yuǎn)控制裝置根據(jù)多級(jí)火箭和宇宙飛船發(fā)回來的無線電信號(hào)，就能測(cè)量出它們的飛行情況，如果發(fā)現(xiàn)它們偏離了預(yù)先計(jì)算好的路線，立刻向它們發(fā)出無線電信號(hào)，開動(dòng)它們上面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，糾正它們的飛行。遙遠(yuǎn)的信息宇宙飛船飛出地球后，地球上的人還需要經(jīng)常跟它們聯(lián)系。地球上的人需要

44、隨時(shí)了解它的飛行情況，控制它們的飛行。它在星際空間搜集到的各種科學(xué)資料，也需要隨時(shí)向地球上的人報(bào)告。如果它離開了地球，就不能和地球上的人聯(lián)系，那么發(fā)射宇宙飛船就沒有多大意義了。人們靠什么跟宇宙飛船聯(lián)系的呢？靠無線電波。無線電波是一位忠實(shí)的看不見的傳信人。但是，人們用無線電波跟宇宙飛船聯(lián)系，并不是件容易的事。因?yàn)榈谝?，它和地面之間的距離太遠(yuǎn)了；第二，宇宙飛船的位置隨時(shí)在變化，它的速度很快。我們打開收音機(jī)，可以收聽到世界各地的廣播。電臺(tái)的廣播就是用無線電波傳遞的。我們收聽到的廣播，各個(gè)電臺(tái)的聲音是不一樣的，有的的清楚一些，有的不大清楚。原因很簡(jiǎn)單，因?yàn)橛械碾娕_(tái)電力強(qiáng)，有的電臺(tái)電力弱。如果兩個(gè)電臺(tái)一

45、樣遠(yuǎn)，電力強(qiáng)的電臺(tái)的廣播，我們聽得就清楚得多。如果兩個(gè)電臺(tái)的電力一樣強(qiáng)，離我們比較近的電臺(tái)的廣播，我們就聽得清楚得多。在地球上，離我們最遠(yuǎn)的廣播電臺(tái)有多遠(yuǎn)呢？我們知道，繞地球赤道一周大約是40000公里。這就是說，地球上任何一個(gè)地方和另一個(gè)地方的距離，最遠(yuǎn)不過20000公里左右。因此，我們的收音機(jī)所收到的電波，最遠(yuǎn)不過是20000公里以外的地方發(fā)出來的。實(shí)際上，20000公里以外的電臺(tái)的廣播，一般的收音機(jī)已經(jīng)很不容易收到了。而星球之間的距離比這還要遠(yuǎn)得多。月球離我們就有大約380000公里，金星和火星離地球最近的時(shí)候也有幾千萬(wàn)公里，從那里傳來的電波，真是微弱得難以想象。打個(gè)譬喻說：一個(gè)40瓦的

46、無線電發(fā)射機(jī)，從幾千萬(wàn)公里以外發(fā)回地球的訊號(hào)，電波微弱的程度，就像把一杯開水倒在太平洋里，海水溫度因而增高的程度一樣。你可以想象到，這樣微細(xì)的溫度差別，不但手摸不出來，就是最靈敏的儀器也很難測(cè)量出來。如果人們沒有接收這樣微弱電波的本領(lǐng)，宇宙飛船就沒法跟地球上的人互相傳遞信息。前面說過，如果無線電發(fā)射機(jī)的電力強(qiáng)一些，發(fā)出的電波也就強(qiáng)一些。那么是不是就可以在宇宙飛船上裝一個(gè)電力極其強(qiáng)大的無線電發(fā)射機(jī)呢？不能。電力強(qiáng)大的無線電發(fā)射機(jī)非常重。一般的廣播電臺(tái)，電力不過只有幾百瓦到幾百瓩，無線電發(fā)射機(jī)就要占整整一個(gè)房間，甚至整整一座大樓，還要幾十米高的天線。小小的宇宙飛船無論如何容不下如此巨大的設(shè)備的。所

47、以宇宙飛船上的無線電發(fā)射機(jī)，電力總是很弱的，往往只有一般廣播電臺(tái)的幾萬(wàn)分之一，甚至幾十億分之一。蘇聯(lián)“東方三號(hào)”和“東方四號(hào)”宇宙飛船上的無線電發(fā)射機(jī)，電力小得還不足以使手電筒的燈泡發(fā)亮哩。那么，問題是怎樣解決的呢？首先，人們想辦法使宇宙飛船上的又小又輕的無線電發(fā)射機(jī)，盡可能發(fā)出強(qiáng)一些的電波。你們見過半導(dǎo)體收音機(jī)吧！半導(dǎo)體收音機(jī)比普通的真空管收音機(jī)小得多，輕得多，用的電力也小得多，可是發(fā)出的聲音并不小。真空管要發(fā)熱以后才能工作，使真空管發(fā)熱就要消耗大量的電。半導(dǎo)體不需要發(fā)熱就能工作，因此可以少用許多電。火箭上的無線電發(fā)射機(jī)都是用半導(dǎo)體裝起來的，因此盡管電力很小，發(fā)出來的電波還不算太弱。其次，人

48、們盡量提高地面上無線電接收機(jī)接收能力。你大概也知道，收音機(jī)里的真空管多些，就可以收聽到更遠(yuǎn)的地方的廣播。給收音機(jī)接上天線，收音的效果也會(huì)好得多。如果無線電接收機(jī)的性能很好，天線又架得很好，盡管宇宙飛船發(fā)回來的無線電訊號(hào)，傳到地球上已經(jīng)極其微弱，還是有接收得到的可能。蘇聯(lián)為了跟飛往金星和火星的自動(dòng)行星際站（實(shí)際上是不載人的小型宇宙飛船）通信，建立了一個(gè)通訊中心。通訊中心的天線有12層樓那么高，包括8個(gè)直徑達(dá)16米的笊籬形的天線，整個(gè)天線的重量達(dá)到1000噸以上。通訊中心的接收機(jī)也非常復(fù)雜，占了好幾個(gè)大房間。至于環(huán)繞地球飛行的宇宙飛船，它離地面雖然不算太遠(yuǎn)，可是位置時(shí)刻在變化，人們?cè)鯓硬拍芨芎?/p>

49、地保持聯(lián)系呢？科學(xué)家們想了一個(gè)很好的辦法，在地面上每隔一定距離就建造一個(gè)通訊站，各個(gè)通訊站經(jīng)常保持聯(lián)系，組成一個(gè)通訊網(wǎng)。宇宙飛船飛近某一個(gè)通訊站，這個(gè)站和它聯(lián)系上了，那么其他任何一個(gè)站都可以通過這個(gè)站和它建立聯(lián)系。用這個(gè)辦法，不論宇宙飛船飛到任何地點(diǎn)的上空，指揮部都可以很方便地和它直接通信?？床灰姷姆?wù)員前面講了飛出地球之前必須解決的一些極重要的問題，但并不是全部的問題。你要知道，一支多級(jí)火箭、一艘宇宙飛船，都有成萬(wàn)的零件，這些零件就是許許多多科學(xué)家和工人勞動(dòng)的結(jié)晶。還有一些科學(xué)家的勞動(dòng)，雖然不體現(xiàn)在任何一個(gè)零件上，也是絕對(duì)不能缺少的。前面說過，多級(jí)火箭和宇宙飛船必須盡可能做得輕巧一些，這樣才

50、可以減少一些發(fā)射時(shí)候的困難。所以它們的每一個(gè)零件，都得鄭重考慮是不是必要的，能不能用更輕更耐用的材料來制造，甚至可不可以省掉。設(shè)計(jì)輕巧的零件，尋找合用的材料，都得花費(fèi)無數(shù)人的勞動(dòng)。多級(jí)火箭和宇宙飛船的飛行路線是預(yù)先計(jì)算好的。多級(jí)火箭什么時(shí)候發(fā)射，它的每一級(jí)在什么時(shí)候開始點(diǎn)火，什么時(shí)候把宇宙飛船送出地球去，也必須預(yù)先計(jì)算好。在計(jì)算的時(shí)候，不但要考慮火箭本身的力量，還要考慮地球的引力，考慮月球、太陽(yáng)和其他行星的引力，一點(diǎn)也不能錯(cuò)。而計(jì)算要準(zhǔn)確，必須依靠準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。在測(cè)量和計(jì)算上，又得花費(fèi)無數(shù)人的勞動(dòng)。多級(jí)火箭和宇宙飛船在飛行的時(shí)候，是依靠天上的星星來辨別自己的位置的。天空里布滿了星星，怎樣來辨

51、認(rèn)它們呢？選擇哪幾顆星星作為路標(biāo)最合適呢？為了回答這些問題，也得花費(fèi)無數(shù)人的勞動(dòng)。為了飛出地球去，必須解決的問題多得真是說也說不完。這一切需要物理學(xué)家、化學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家和其他許多方面的科學(xué)技術(shù)人員一起來解決。他們不在多級(jí)火箭或宇宙飛船上，甚至在發(fā)射場(chǎng)上，也找不到他們的蹤跡。但是離開了他們，多級(jí)火箭和宇宙飛船就根本上不了天。他們是為星際飛行服務(wù)的看不見的服務(wù)員。人怎樣進(jìn)入星際空間陌生的旅程我們現(xiàn)在已經(jīng)知道，多級(jí)火箭能把宇宙飛船送出地球去。那么，你敢不敢乘坐宇宙飛船，到星際空間去作一次旅行呢？“敢！”我想你一定這樣回答。但是且慢。光憑勇氣是不行的。人自從在地球上出現(xiàn)以來，一直生活在地球媽媽

52、的懷抱中。在飛出地球去的道路上，人會(huì)遇到些什么困難呢？到了陌生的星際空間里，人會(huì)遇到些什么困難呢？要是不預(yù)先想一想這些困難，不預(yù)先找出克服這些困難的辦法，光憑一股勇氣橫沖直撞，這不是太危險(xiǎn)了嗎？要知道，這不是一次平常的旅行呢！好吧，現(xiàn)在我們就來談?wù)勥@些困難，談?wù)勥@些困難可能用什么辦法來克服。重得不好受多級(jí)火箭起飛的時(shí)候，乘在宇宙飛船里的人會(huì)一下子重好幾倍，好像地球在緊緊拉住他， 不讓他離開一樣。人的胳膊一下子會(huì)變成幾十斤重，眼皮老是往下垂，身體里的也重得像鐵一樣。宇宙飛船在降落的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)這種情形。這是什么道理呢？你坐汽車的時(shí)候，一定有過這樣的經(jīng)驗(yàn)：汽車猛一開動(dòng)，你會(huì)往后一仰；汽車突然剎車

53、，你會(huì)往前一沖。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？原來任何東西都有慣性，它們?nèi)绻皇艿酵饨绲牧α康挠绊?，原來不?dòng)的就永遠(yuǎn)不動(dòng)，原來在運(yùn)動(dòng)的就永遠(yuǎn)以相等的速度，筆直地向前運(yùn)動(dòng)。汽車停著的時(shí)候，你坐在汽車上，也停著不動(dòng)。汽車猛一開動(dòng)，沒有來得及把它的運(yùn)動(dòng)傳給你，你的身體由于慣性的作用，還保持著靜止?fàn)顟B(tài)，自然就往后一栽了。汽車行駛的時(shí)候，你坐在汽車上，也跟著向前運(yùn)動(dòng)。如果汽車猛地停下來，而你的身體由于慣性的作用，仍然在前進(jìn)，當(dāng)然就向前沖了。多級(jí)火箭起飛的時(shí)候和宇宙飛船降落的時(shí)候，速度的變化比汽車在開動(dòng)和剎車的時(shí)候大得多。因此，人坐在宇宙飛船里，那種往后仰或者向前沖的力量，也就比在汽車上大得多了。就是這種力量使

54、人的身體一下子重了幾倍，甚至幾十倍。這種現(xiàn)象叫做“超重”。在超重的情況下，人的血液也重了好幾倍。如果你挺直了身體坐在宇宙飛船里，血液都流到你的腿部去了。這時(shí)候，你的心臟再用勁，也不能把血液壓到頭部去。大腦里沒有了血液，你就會(huì)昏迷過去。為了克服超重所造成的困難，科學(xué)家想了許多辦法。一個(gè)辦法是在多級(jí)火箭起飛和宇宙飛船降落的時(shí)候，讓宇宙飛行員臉朝著天躺著，把腳擱得高一點(diǎn)。人躺著的時(shí)候，在超重的情況下，血就不會(huì)集中到身體下部，大腦就不至于沒有血液。這樣雖然也不好受，可是比昏迷要好得多了。此外，科學(xué)家還給宇宙飛行員設(shè)計(jì)了“抗重力服”。這種衣服把人的身體捆得緊緊的，使血液不至于集中到身體的某一部分去。宇宙

55、飛行員也可以鍛煉忍受超重的能力。鍛煉的方法是讓他們坐在一種旋轉(zhuǎn)得非常快的離心機(jī)里。這種離心機(jī)像兒童運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的轉(zhuǎn)椅。轉(zhuǎn)椅轉(zhuǎn)得很快的時(shí)候，就有一股力量把人往外推。這股力量就是離心力。離心機(jī)轉(zhuǎn)得比轉(zhuǎn)椅快得多，它產(chǎn)生的離心力也比轉(zhuǎn)椅大得多，大到相當(dāng)于地球引力的好幾倍。這種離心力給人造成的感覺和超重是一樣的。經(jīng)過這樣的鍛煉，宇宙飛行員就能大大提高忍受超重的能力。如果能讓宇宙火箭的速度慢慢地加快，超生的情況就可以減輕一些，乘在宇宙飛船里的人也就好受一些。但是對(duì)于多級(jí)火箭來說，速度加快得越快越好，這樣才可以更快地?cái)[脫空氣的阻力和地球的引力，節(jié)省一些燃料。當(dāng)然，這個(gè)矛盾并不是不能解決的。如果將來能找到更好的燃

56、料，可以使多級(jí)火箭的速度慢慢加快。到了那個(gè)時(shí)候，超重的情況就可以減輕很多，即使沒有經(jīng)過訓(xùn)練的人，也能夠乘坐宇宙飛船到星際空間去旅行了。輕得沒重量宇宙飛船被多級(jí)火箭送上了環(huán)繞地球飛行的軌道，或者送上了飛往其他星球去的航線，它的速度不再繼續(xù)加快的時(shí)候，宇宙飛船里又會(huì)出現(xiàn)另一種奇特的現(xiàn)象，就是一切東西都推動(dòng)了重量。這種現(xiàn)象叫做“失重”。這又是什么道理呢？假如你在電梯里，吊住電梯的鋼纜突然斷了，電梯就從幾十層樓上直落下來。這時(shí)候你輕輕地一跳，就會(huì)懸在空中，不會(huì)落到電梯的地板上來。如果電梯里有一個(gè)磅秤，你站在磅秤上，就會(huì)發(fā)現(xiàn)磅秤的指針指著“0”，說明你沒有重量了。為什么你一跳起來就不會(huì)落到地板上來呢？因

57、為你和電梯同樣受到地球的引力，以同樣的速度在往下掉，所以你始終追不上電梯的地板，成了懸空的狀態(tài)。跟這個(gè)道理一樣，你站在磅秤上，磅秤和你也以同樣的速度在往下掉，它感覺不出你壓在它身上，因此指針仍然指著“0”。前面說過，一件東西在繞著地球轉(zhuǎn)的時(shí)候，實(shí)際上是在不停地往下掉，只是每時(shí)每刻，它掉下去的高度和地面向里彎的高度相等，因此它始終掉不到地面上來。宇宙飛船繞著地球飛行的時(shí)候正是這樣的情形，在它內(nèi)部的東西都跟它一樣，以相同的速度在往下掉，因此一切東西都推動(dòng)了重量。宇宙飛船進(jìn)入飛向月球或者行星去的航線以后，地球的引力跟宇宙飛船本身的速度相抵銷了，太陽(yáng)系內(nèi)各個(gè)星的引力又達(dá)到了某種平衡，因此飛船里面的一切

58、東西也就失去了重量。在失重的情況下，宇宙飛船里的一切東西都可以無依無靠地懸在空中，人也可以自由地在空中，人也可以自由地在空中游蕩，像水中的魚兒一樣。你也許會(huì)說：“哈，真好玩！”好玩嗎？乍一看是怪好玩的。可是仔細(xì)琢磨，麻煩真不少。比如說喝水。我們?cè)诘孛嫔希灰闷鸨油炖镆坏?，水由于本身有重量，就流進(jìn)我們的喉嚨里去了?？墒窃谑е氐那闆r下，你把杯子倒了過來，里面的水也不會(huì)流出來。在地面上，你一舉胳膊，一邁腿，都需要用一定的力量。在失重的情況下，你輕輕地一舉胳膊，胳膊就會(huì)打到你的頭上，輕輕地一邁腿，就會(huì)整個(gè)身子飛到半空中。失重會(huì)不會(huì)使人的生理機(jī)能受到影響呢？科學(xué)家為了解答這個(gè)問題，進(jìn)行許多實(shí)驗(yàn)。他們讓在高空飛行中的飛機(jī)猛然下降，造成時(shí)間短暫的失策，觀察飛行員會(huì)有什么樣的感覺。他們還讓宇宙飛行員在跟人體比重一樣的液體中游泳，因?yàn)樵谶@樣的液體中，人會(huì)感覺不到自己身體的重量?？茖W(xué)家又把狗、老鼠