1965年,与柯洛廖夫长期共事的杰出工程师沃斯克里森斯基突然病逝,终年只有52岁。沃斯克里森斯基也受过多年铁窗生活的磨难,承担了近10年来神经高度紧张的工作压力,最后短命夭折,默默无闻地走进坟墓。战友的突然离去,不仅使柯洛廖夫失去一位最得力、最默契的合作伙伴,同时也使他看到了自己一生的缩影。因为他们二人有着几乎完全相同的经历和遭遇。沃斯克里森斯基的死,使柯洛廖夫的精神又受到一次严重的打击。
柯洛廖夫剩下的日子也不多了。生活的坎坷、精神上的打击、工作的压力、病魔的折磨,已经使柯洛廖夫心力衰竭。尤其不幸的是,1966年1月,在一次痔疮手术中,这位杰出的科学家竟死于一个酒鬼医生的刀下,终年58岁。
柯洛廖夫将毕生的精力和非凡的创造性劳动奉献给了前苏联航天计划的实现。他的去世,对前苏联,乃至全人类的航天事业是一个重大的损失。对于整个科技史而言,一个人的贡献总是有限的,但一个人的工作有时又是关键的、不可缺少的。柯洛廖夫死后,前苏联第一次飞船发射就失败了,接着,运载火箭“质子”号的试验又遭失败,几千万卢布付之东流。随后,又有3名航天员为航天业献出了宝贵的生命。许多航天专家认为,如果这位天才的科学家不是过早地去世,前苏联一定会赢得后来的登月竞赛。第一个踏上月球表面的将是前苏联的航天员。
在接二连三的失利之后,前苏联更加思念柯洛廖夫。为了纪念他,一艘航天跟踪船被命名为“柯洛廖夫”号。1972年,前苏联公映了一部名为《驯火记》的传记性影片。影片的主人公——安德烈,便是柯洛廖夫的化身。此外,还出版了他的传记,发表了一系列的纪念文章,邮政部门还发行了纪念他的多种邮票和明信片。只是,无论是纪念性影片,还是有关他的经历和生平的传记或文章,都悄然抹去了被流放罚苦役那一段。
六、航天飞机之父
1857年9月17日,齐奥尔科夫斯基出生于俄罗斯梁赞省的伊热夫斯基村(靠近莫斯科),取名康斯坦丁。他们家境贫寒,虽然齐奥尔科夫斯基自小热爱读书,但他的父亲没有能力送他到更好的学校学习。他受到的唯一正规教育是在伊耶夫斯科的乡村学校里获得的。不幸的是,他在十岁的时候,由于患了严重的猩红热病而使听觉几乎完全丧失。从那时起,齐奥尔科夫斯基几乎同外界隔断了联系。生理障碍把他同人们疏远了,但却促使他发奋读书,积极努力。他凭借自学,自修了中学和大学课程,掌握了大量数学、物理学、天文学知识。1878年,他通过资格考试,担任了波罗伏斯克县一所中学的数学和物理学教师。
受凡尔纳科幻小说的强烈吸引和喜好幻想的品质,他对升空飞行和太空旅行具有浓厚的兴趣。在航空领域,他设计制造了俄罗斯第一台风洞,最早提出了硬式飞艇思想。在航天飞行领域,齐奥尔科夫斯基一直在进行着研究和思索。大约在1878~1879年,为了研究生物在飞行环境中的反应问题,他设计了一种研究加速度对生物体影响的装置。1883年,他在一篇名为《自由空间》的手稿中,首次指出利用反作用装置作为外太空旅行工具的推进动力的可能性。他对这种火箭动力的定性解释是,火箭运动的理论基础是动量守衡定律。在这篇手稿中,他还分析了没有空气和阻力的空间的运动,画出了宇宙飞船的草图,并且计划采用陀螺装置使飞船在飞行中保持稳定。有关太空飞行的思想在1893年发表的科幻小说《月球上》和1895年写的《地月现象和万有引力效应》中得到了进一步发展。1896年,他开始从理论上研究星际航行的有关问题,进一步明确了只有火箭才能达到这个目的。1897年,齐奥尔科夫斯基推导出了著名的火箭运动方程式。他经过几年潜心研究,于1898年完成了航天学经典论文《利用喷气工具研究宇宙空间》,但这篇论文直到1903年才在莫斯科的《科学评论》杂志上发表。接着,他又于1910年、1911年、1912年、1914年在《航空报告》上发表了多篇火箭理论和太空飞行的论文,较系统地建立起了航天学理论基础。
《利用喷气工具研究宇宙空间》内容涉及到与火箭和航天飞行有关的各个方面问题。首先,作为科学研究和探测工具,齐奥尔科夫斯基分析了现有运输装置的不足。接着齐奥尔科夫斯基运用变质量运动理论,推导出了火箭运动的基本方程,从而使火箭的理论更趋于完善。这个公式后来被命名为齐奥尔科夫斯基公式。在这个公式的基础上,他又推导出了火箭在重力场中的运动方程式。这两个简单公式奠定了火箭运动的理论,具有重要的实际意义和理论价值。根据这两个公式,齐奥尔科夫斯基建立了火箭质量比的概念,即火箭起飞前的质量与火箭燃料耗尽后的质量之比,并由此指出质量比的重要意义。他还首次提出了火箭推进剂比冲的概念,认为比冲越大,火箭性能越好。通过对一述公式的分析,齐奥尔科夫斯基得出了一些重要结论。齐奥尔科夫斯基由此还推导出了火箭要克服地球引力所要具备的最小速度即第一宇宙速度为每秒8千米。
火箭运动理论大致有了一个完整的框架后,齐奥尔科夫斯基又对星际航行问题进行了研究和展望。他设计并画出了载人宇宙飞船的草图,研究了载人宇宙飞行的种种问题,包括载人飞船内如何保持适宜的温度、压力、湿度等条件,飞船内空气和水的净化和重复使用问题,二氧化碳的吸收问题,利用绿色植物提供氧气的问题,以及宇航员如何克服起飞时的高过载问题等等。他还研究了太空飞行对人类社会的重大影响以及人类的前景等问题。在1911年发表的《利用喷气工具研究宇宙空间》下半部分中,齐奥尔科夫斯基详细地描述了一艘载人宇宙飞船从发射到进入轨道的全过程,内容涉及飞船起飞时的壮观景象,超重对宇航员的影响,失重效应以及人的感觉和飞船内物体的奇异表现,不同的高度看地球的迷人景观,天空的景色等。人们读来有如亲临宇宙飞船登天的感觉。
齐奥尔科夫斯基航天学理论的奠基人。他的著作说构成了一个相当完整的航天学理论体系,其中许多研究成果在航天史属于第一:①首次明确提出液体火箭是实现星际航行的理想工具;②首次较全面地研究了各种不同的液体推进剂,并提出液氢液氧是最佳的火箭推进剂;③首次推出火箭在真空中运动的关系式,并计算出火箭的逃逸速度;④首次提出了火箭质量比的概念,并阐述了质量比的重要性;⑤首次画出了完整的宇宙飞船的设计草图;⑥首次提出了液体火箭推进剂的泵输送方法;⑦首次提出了火箭发动机燃烧室的再生冷却方法;⑧首次提出利用陀螺仪实现宇宙飞船的方向控制;⑨首次研究了失重对生物和人的影响,并提出了减轻失重和超重不利影响的措施;⑩首次开展了失重和超重对小动物影响的试验;首次提出利用植物改善舱内环境和提供宇航员食物的措施;首次提出多级火箭的设计思想;首次研究了火箭在大气层中运行时的空气动力加热问题;首次提出空间站和太空生物圈设想;首次提出利用太阳光压推进宇宙飞船的思想;首次提出太空移民思想。
齐奥尔科夫斯基为航天事业贡献了毕生精力。他建立了液体火箭运动理论和太空飞行基本理论,为航天学的建立做出了巨大成就。他是位多产的科学家,一生发表了580篇科学论文和科学幻想作品。这些著作是他在科学领域辛勤耕耘的见证,也是航天史的宝贵遗产。
1911年8月12日,齐奥尔科夫斯基曾写下了这样一段名言:“地球是人类的摇篮,但人类不可能永远被束缚在摇篮里。它首先小心地探索大气层的边缘,然后将把控制和干预能力扩展到整个太阳系。”可以告慰这位伟大的先驱者的是,他所构想的太空飞行包括载人太空飞行目标,都首先在他的故乡苏联——俄罗斯实现。今天,齐奥尔科夫斯基这位伟大的航天先驱者的大部分预言已经变成了现实。
七、动物——人类航天的开路先锋
自1951年开始,前苏联用高空火箭进行了三组生物试验。在这些实验中用狗作为生物客体。因为对于狗的生理已经进行了大量的研究。生物和必要的生理实验装置放在火箭头部的生物舱内。第一、二组火箭实验是垂直起飞,飞行高度分别为100km和200km。第三组实验用弹道火箭进行,飞行高度为212km和450km。在飞行的各个阶段记录了动物的呼吸频率、心率和血压等生理指标。研究结果表明,在这样短暂的飞行时间内及返回地面后的长时间里,在生物体内未发现任何严重的生理功能变化。所有这些是系统地研究航天因素对生物机体的影响的开端。
人造地球卫星的成功发射加快了实现载人航天的步伐。为研究在真实的航天过程中的机体反应提供了独一无二的条件。第一个乘坐人造地球卫星绕地球轨道飞行的高级动物是小狗“莱依卡”。它是1957年11月3日由前苏联发射上天的。一个小舱内的非密闭型生保系统供给小狗空气、食物和水。有关狗在飞行中的状态的信息通过无线电遥测渠道传送到地面,为科学家们提供了许多宝贵的资料。由于当时尚未完全解决飞行器的回收技术问题,“莱依卡”在轨道上飞行一周之后无病死亡。1958年4月14日飞行器进入大气层烧毁。“莱依卡”的飞行表明,航天条件对生命并不造成威胁。
典型的高级动物的航天实验还有猴子“阿里别尔特”、“海姆”和“恩诺思”的飞行。1961年11月29日,黑猩猩“恩诺思”在美国的航天飞船“水星号”上完成了一次重要飞行。生物遥测系统向地面传输了“恩诺思”的一系列生理数据。在绕地两圈的飞行过程中动物吃了东西并完成了几项已训练好的心理学试验。尽管在飞行结束时生保系统出了故障,舱内温度高达40℃,但飞行器返回了地面,黑猩猩幸免于死。航天返回后专家们对动物进行了认真观察和生物遗传学研究,以便证实航天因素不仅不会对参加飞行的机体有什么不良影响,而且对其后代也无不良影响。
载人航天前参加过生物航天实验的还有大、小白鼠、猫和昆虫等。
因此,在宇宙研究的早期阶段是动物首先为人类开辟了通往宇宙的道路。也只有经过这一系列的飞行,专家们亲眼看到了令人鼓舞的飞行结果之后,才终于下定了把人送上太空的决心。载人航天的曙光出现了!