»  科學家  2011-04-08 布勞恩<火箭專家>

布勞恩<火箭專家>       江銘輝      五夢網

                                 
圖1:布勞恩在二次世界大戰,製造V2飛彈,戰後到美國繼續研究,1958年在布勞恩的指導下,美國成功地發射第一顆人造衛星「探險家」。1969年,登月火箭(無載人)農神五號,製造成功,於是人類開始登陸月球。
 
布勞恩(Wernher von Braun:圖1)生於德國貴族家庭,努力研究火箭,在第二次世界大戰結束之際,製造V2飛彈,戰後到美國繼續從事火箭的研究,1958年在布勞恩的指導下,美國成功地發射第一顆人造衛星「探險家」。1969年,登月火箭(無載人)農神五號,製造成功,於是人類開始登陸月球。
 
在紙筒子,裝填火藥的煙火。可稱得上最原始的火箭了。他是中國人於西元1100年發明的,後來在13世紀,用在戰爭攻擊敵人的有效武器(圖2)。
  
圖2:中國是火箭發明的老祖宗。
1912年3月23日,布勞恩生於德國波森省(Posen1848年至19​​18年為普魯士省,因此當時是德意志帝國的一部分,現屬波蘭)威爾錫茨城(Wyrzysk)的一個富豪、小貴族家庭,繼承德國男爵的稱呼。他的父親有三個孩子,布勞恩排行老二,父親是一位保守的公務員叫馬格努斯.男爵.馮.布勞恩(Magnus Freiherr von Braun),當時德國威瑪共和國(Weimar Republic)政府內閣的成員,在政府裏,任農業部長,又是一位出名的銀行家。
 
母親艾美.馮.奎斯託普(Emmy von Quistorp),有中世紀歐洲的皇室的血統,布勞恩有一個弟弟,也叫馬格努斯男爵馮布勞恩(Magnus Freiherr von Braun)。他母親望子心切,有一次帶布勞恩到教堂作禮拜,特意送他一台望眼鏡,因此,布勞恩從童年開始就有機會與浩瀚的宇宙結緣,開始對太空的探險,打下良好的基礎。。威爾錫茨城在第一次世界大戰結束時被轉移到波蘭時,他的家庭,像其他許多德國家庭,就移居到德國。他們定居在柏林,在這裡 12歲的布勞恩,來至馬克思. 瓦里爾(Max Valie)和歐寶(Fritz von Opel)火箭推動車速度記錄的靈感,將煙火塞在一輛玩具車,導致玩具車在擁擠的街道上引爆。他被送進當地警方拘留的,直到他父親前來領取了他。布勞恩是一個多才多藝的業餘音樂家,在記憶中,他能夠演奏貝多芬和巴赫的樂曲。在幼年,他原本想成為一名作曲家,學會了演奏大提琴和鋼琴。他跟著名作曲家保羅.興德米特(Paul Hindemith)學習,在幾件布勞恩的青年時的作品,使人回憶起興德米特的風格。
 
1925年,布勞恩在一所魏瑪附近的寄宿學校,叫愛特斯堡(Ettersburg)城堡求學,剛開始他沒有將在物理學和數學讀好。1928年,他的父母把他轉到北海另一個寄宿學校叫赫爾曼利茨(Hermann-Lietz-Internat)。
 
20世紀初期,火箭研究、實驗正在興起,俄羅斯中學教師「齊奧爾科夫斯基」(Konstanty Ciołkowski)、美國科學家「哥達德」(Robet Goddard)、羅馬尼亞科學家(後加入德國國籍)「奧布爾茨」(Hermann Oberth)都是著名的火箭研究先驅。1923年,奧布爾茨寫了「乘火箭進入星際空間」(By Rocket into Interplanetary Space)一書,1929年,再修改為「飛向太空的道路」,這本書使布勞恩對火箭產生濃厚的興趣,對太空飛行著迷。
但剛開始,因為布勞恩的數學底子較差。不能完全理解書中的問題,心裡十分困擾,但是他沒有被冗長、深奧的數學公式,所嚇倒。反而促使他下定決心,刻苦鑽研數學,並很快成為全班名列前茅的高才生。另人驚訝的,他從此熱愛數學。
 
1930年,年輕的布勞恩到柏林理工學院讀書並參加研究火箭和太空飛行學會(Society for Space Travel)。1932年,布勞恩獲得機械工程學士學位,並進入柏林大學繼續深造。
在他求學期間,年輕的德國陸軍少將「沃爾特.多恩伯格」(Walter Robert Dornberger正負責固體燃燒火箭的研究工作,他深深認為液體燃燒的火箭,才是主流,不可忽視。多恩伯格發現布勞恩的創造天才,便調布勞恩去發展液體燃燒火箭的研究。布勞恩在砲兵專家「陶爾貝格」的領導下,開始研究火箭推動的飛彈。
 
1934年,布勞恩獲得柏林大學物理學的博士學位,他博士論文大膽提出了135公斤和270公斤推力的火箭理論,以及具體的研究和試驗方法等。出於軍事上保密的因素,論文題目為「燃燒試驗」,這是他投身火箭理論研究生涯的第一步,也是布勞恩終生從事火箭試驗工作良好的開端。
 
飛彈是一種很好攻擊敵人的武器,本身具有動力和導航儀器,能帶著炸藥推動自身,飛向目標,攻擊敵人。但是這種武器尙未發明以前,就有「飛彈」這個名詞。它指「凡是利用人力、機械等各種方式投擲、彈射或放射出去的東西,如石頭、彈丸,都可以叫飛彈。」所以近代人們將有導航儀器的,稱為「導向飛彈」。
飛彈和砲彈、炸彈,有很多相同的地方,也有很多不相的地方。相同的是發射的方法,不相的是砲彈發射出去,本身不帶著動力推進的設備,且沒有導航儀器,控制自己前進的方向,到達所要的目標,但飛彈同時具有續航力及導航的功能。
 
1937年,布勞恩加入了(納粹)國社黨, 1943年希姆萊提拔布勞恩為黨衛隊上校。布勞恩在戰後回憶說當時他出於不想放棄他的研究工作,只能選擇加入國社黨和黨衛隊。
 
1942年12月22日,希特勒簽署命令批准生產A-4火箭為復仇武器(vengeance weapon),佩納明德基地決定以倫敦為目標。當1943年6月7日布勞恩向希特勒展示了A-4火箭起飛的彩色電影後,希特勒十分興奮並立刻提升布勞恩為教授,當時布勞恩只有31歲。
 
英國和蘇聯的情報人員此時已經注意到了德國的火箭計畫及布勞恩在佩納明德(Peenemunde,德國東北部一村莊,位於波羅地海一海島)的研究團隊。1943年8月17日和18日的夜晚,皇家空軍的飛機轟炸了佩納明德,包括596架飛機和1800噸炸彈。佩納明德基地的設施被嚴重損壞但研究團隊幾乎未受損失,但布勞恩仍損失了他的發動機設計師和總工程師,火箭計畫因此而推遲。
 
1944年,德國成功製造世界上第一顆的飛彈,叫「復仇一」,也就是俗稱的「V-1」飛彈(圖3)。「復仇一」是利用「間歇噴射發動機」作續航的動力,這種發動機的外形像圓筒,裝在彈身外部的上方。整個飛彈的形狀像一假小飛機,彈身有7公尺長,機翼有5公尺長。利用放在機翼內油箱裏的煤油當燃料,彈身內有導航儀器和一噸重的炸藥。每小時的飛行速度大約有560公里。因為它的發動機,在工作時,會產生「鳴鳴」的聲音,所以又稱為「蜂鳴飛彈」。1944年,德國就用這種飛彈攻擊英國,使英國損失慘重。
  
圖3:復仇一號飛彈
 
在西元1942年10月3日,布勞恩和他的助手,終於完成了一枚叫作「聚合四」型的火箭並且從事試射工作,這枚火箭有13.5噸重,能產生25噸的推力。在實驗中,它以超音速的速度,飛到89公里的高空,打破以往任何大砲的射程記錄。
當時德國的首領「希特勒」得到這個消息,立刻命令陶爾貝格和布勞恩把炸藥裝在這種火箭上,當飛彈使用。並且給這個飛彈起個名字,叫「復仇二」,也就是俗稱的「V-2」飛彈(圖4)。西元1944年9月,德國開始用這種飛彈轟炸英國,英國更受不了。
  
圖4:復仇二號飛彈
此外,布勞恩和他的助手,還協助德國有名的航空工程師艾瑞克.巴肯完成世界上第一架火箭飛機的研究。同時也完成多節火箭和越洋火箭的研究工作。但他討厭把火箭當武器使用,1945年,當蘇聯紅軍距佩納明德只有160公里時,布勞恩向他的同事們詢問他們更願意向誰投降。由於害怕受到蘇聯人的虐待,最終他們決定向美國人投降。為了防止他們的研究工作被黨衛隊破壞,布勞恩將火箭的設計圖紙藏在了廢棄的礦井內。

1945年5月2日,布勞恩及其同事工程師們主動向美軍投降,布勞恩的弟弟,同時也是火箭專家馬格努斯(Magnus向一位美軍士兵說:“我叫馬格努斯,我哥哥設計了V-2,我們想投降。
 
不久,布勞恩在美國新墨西哥州的白沙基地教陸軍技術人員使用復仇二型飛彈,隨後,他又當了導引飛彈研究發展部的主任,和從前跟他在佩納明德一起工作的120個助手,一起工作。
 
1947年3月,布勞恩獲准回德國與他的表妹瑪麗亞(Maria Luise von Quistorp)結婚,1948年12月他們生下了第一個女兒;1952年5月和1960年6月,他們又生下了兩個孩子(圖5)。
  
圖5:布勞恩和他的家人
在他的領導下,美國在十幾年內,就成功研製「紅石」、「朱庇特-C」(Jupiter C)、和「潘興」(Pershing Missile)等導彈。還為「宇宙神」(Atlas)、「大力神」(Titan)等中程和遠程彈道導彈、火箭的研製,作出巨大的貢獻。
 
1955年,布勞恩加入美國籍,成為名副其實的美國人,從此成為美國宇宙飛行工作的關鍵人物。特別是對「阿波羅」登月計畫的順利完成,擔任關鍵性的人物。
 
在太空競賽方面,蘇聯搶先於1957年10月4日發射了世界上第一顆人造衛星,震驚了全世界。布勞恩和他所領導的研究小組看在眼裡,一個個像熱鍋裡的螞蟻,急得團團轉。他們於是廢寢忘食,加倍努力,終於在1958年1月31日在佛羅里達州的卡拉維納爾角(Cape Canaveral)發射的第一顆地球人造衛星,晚於前蘇聯1957發射的世界第一顆地球人造衛星和同年11月3發射的攜帶小萊卡的第二顆衛星。這顆人造衛星「探險者一號」(10月4Explorer-1)是射到地球軌道,僅管這顆人造衛星只有13.97公斤,但它卻為美國太空發展上,踏出成功的第一步。在美國通往宇宙的道路上,搭起第一座橋樑。
1960年以後,美國太空發展的首要任務是「阿波羅登月飛行計畫」,當時布勞恩已就任美國太空總署馬歇爾太空飛行中心主任。他清楚知道,要把人送到月球上,沒有更大推力的運載火箭是不可能的,他大膽的挑起研製「土星」也叫「農神」(Saturn)火箭的重擔。經過數年苦心經營,也研製及試驗載人的火箭『土星1號』也叫「農神1號」(Saturn 1)是兩級火箭,僅用於試驗,以便為巨型火箭的研製提供經驗。)及「土星1B號」也叫「農神1B號」(Saturn 1B)火箭(可載物15.3公噸),並試飛成功。威力無比的「土星5號」也叫「農神5號」(Saturn V)載人火箭,終於也問世了。
 
藉由「農神5號」火箭的(圖6)強大推力,1916年7月21日,美國成功的把第一艘載著阿姆斯壯(Neil Alden Armstrong)等三名太空人的「阿波羅11號太空船」送上月球。
  
圖6:農神五號(農神5號)火箭
阿波羅登月飛行計畫的圓滿成功,使布勞恩的聲名大噪,成為著名的現代火箭專家,和宇宙航行學家。
 
登月計畫完成之後,美國對載人航太飛行的興趣大大降低。布勞恩本打算繼續發展農神5火箭以完成未來的載人火星飛行,但隨著航太預算的削減,這項工作顯然已不可能,布勞恩於1972年5月26日從NASA退休。1977年6月16日,癌症奪走布勞恩的生命,但他的火箭技術和宇宙航行方面的成就,將流傳在人間。

 

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