»  科學家  2011-04-08 布劳恩<火箭专家>

布劳恩<火箭专家>       江铭辉      五梦网

  
1:布劳恩在二次世界大战,制造V2飞弹,战后到美国继续研究,1958年在布劳恩的指导下,美国成功地发射第一颗人造卫星「探险家」。1969年,登月火箭(无载人)农神五号,制造成功,于是人类开始登陆月球。
 
布劳恩(Wernher von Braun:图1)生于德国贵族家庭,努力研究火箭,在第二次世界大战结束之际,制造V2飞弹,战后到美国继续从事火箭的研究,1958年在布劳恩的指导下,美国成功地发射第一颗人造卫星「探险家」。1969年,登月火箭(无载人)农神五号,制造成功,于是人类开始登陆月球。
 
在纸筒子,装填火药的烟火。可称得上最原始的火箭了。他是中国人于公元1100年发明的,后来在13世纪,用在战争攻击敌人的有效武器(图2)。
        
2:中国是火箭发明的老祖宗。
1912323日,布劳恩生于德国波森省(Posen1848年至19​​18年为普鲁士省,因此当时是德意志帝国的一部分,现属波兰)威尔锡茨城(Wyrzysk)的一个富豪、小贵族家庭,继承德国男爵的称呼。他的父亲有三个孩子,布劳恩排行老二,父亲是一位保守的公务员叫马格努斯.男爵..布劳恩(Magnus Freiherr von Braun),当时德国威玛共和国(Weimar Republic)政府内阁的成员,在政府里,任农业部长,又是一位出名的银行家。
 
母亲艾美..奎斯托普(Emmy von Quistorp),有中世纪欧洲的皇室的血统,布劳恩有一个弟弟,也叫马格努斯男爵冯布劳恩(Magnus Freiherr von Braun)。他母亲望子心切,有一次带布劳恩到教堂作礼拜,特意送他一台望眼镜,因此,布劳恩从童年开始就有机会与浩瀚的宇宙结缘,开始对太空的探险,打下良好的基础。。威尔锡茨城在第一次世界大战结束时被转移到波兰时,他的家庭,像其他许多德国家庭,就移居到德国。他们定居在柏林,在这里 12岁的布劳恩,来至马克思. 瓦里尔(Max Valie)和欧宝(Fritz von Opel)火箭推动车速度记录的灵感,将烟火塞在一辆玩具车,导致玩具车在拥挤的街道上引爆。他被送进当地警方拘留的,直到他父亲前来领取了他。布劳恩是一个多才多艺的业余音乐家,在记忆中,他能够演奏贝多芬和巴赫的乐曲。在幼年,他原本想成为一名作曲家,学会了演奏大提琴和钢琴。他跟著名作曲家保罗.兴德米特(Paul Hindemith)学习,在几件布劳恩的年轻时的作品,使人回忆起兴德米特的风格。
 
1925年,布劳恩在一所魏玛附近的寄宿学校,叫爱特斯堡(Ettersburg)城堡求学,刚开始他没有将在物理学和数学读好。1928年,他的父母把他转到北海另一个寄宿学校叫赫尔曼利茨(Hermann-Lietz-Internat)。
 
20世纪初期,火箭研究、实验正在兴起,俄罗斯中学教师「齐奥尔科夫斯基」(Konstanty Ciołkowski)、美国科学家「哥达德」(Robet Goddard)、罗马尼亚科学家(后加入德国国籍)「奥布尔茨」(Hermann Oberth)都是著名的火箭研究先驱。1923年,奥布尔茨写了「乘火箭进入星际空间」(By Rocket into Interplanetary Space)一书,1929年,再修改为「飞向太空的道路」,这本书使布劳恩对火箭产生浓厚的兴趣,对太空飞行着迷。
但刚开始,因为布劳恩的数学底子较差。不能完全理解书中的问题,心里十分困扰,但是他没有被冗长、深奥的数学公式,所吓倒。反而促使他下定决心,刻苦钻研数学,并很快成为全班名列前茅的高才生。另人惊讶的,他从此热爱数学。
 
1930年,年轻的布劳恩到柏林理工学院读书并参加研究火箭和太空飞行学会(Society for Space Travel)。1932年,布劳恩获得机械工程学士学位,并进入柏林大学继续深造。
在他求学期间,年轻的德国陆军少将「沃尔特.多恩伯格」(Walter Robert Dornberger)正负责固体燃烧火箭的研究工作,他深深认为液体燃烧的火箭,才是主流,不可忽视。多恩伯格发现布劳恩的创造天才,便调布劳恩去发展液体燃烧火箭的研究。布劳恩在炮兵专家「陶尔贝格」的领导下,开始研究火箭推动的飞弹。
 
1934年,布劳恩获得柏林大学物理学的博士学位,他博士论文大胆提出了135公斤和270公斤推力的火箭理论,以及具体的研究和试验方法等。出于军事上保密的因素,论文题目为「燃烧试验」,这是他投身火箭理论研究生涯的第一步,也是布劳恩终生从事火箭试验工作良好的开端。
 
飞弹是一种很好攻击敌人的武器,本身具有动力和导航仪器,能带着炸药推动自身,飞向目标,攻击敌人。但是这种武器尙未发明以前,就有「飞弹」这个名词。它指「凡是利用人力、机械等各种方式投掷、弹射或放射出去的东西,如石头、弹丸,都可以叫飞弹。」所以近代人们将有导航仪器的,称为「导向飞弹」。
飞弹和炮弹、炸弹,有很多相同的地方,也有很多不相的地方。相同的是发射的方法,不相的是炮弹发射出去,本身不带着动力推进的设备,且没有导航仪器,控制自己前进的方向,到达所要的目标,但飞弹同时具有续航力及导航的功能。
 
1937年,布劳恩加入了(纳粹)国社党, 1943年希姆莱提拔布劳恩为党卫队上校。布劳恩在战后回忆说当时他出于不想放弃他的研究工作,只能选择加入国社党和党卫队。
 
19421222日,希特勒签署命令批准生产A-4火箭为复仇武器(vengeance weapon),佩纳明德基地决定以伦敦为目标。当194367日布劳恩向希特勒展示了A-4火箭起飞的彩色电影后,希特勒十分兴奋并立刻提升布劳恩为教授,当时布劳恩只有31岁。
 
英国和苏联的情报人员此时已经注意到了德国的火箭计划及布劳恩在佩纳明德(Peenemunde德国东北部一村庄,位于波罗地海一海岛)的研究团队。1943817日和18日的夜晚,皇家空军的飞机轰炸了佩纳明德,包括596架飞机和1800吨炸弹。佩纳明德基地的设施被严重损坏但研究团队几乎未受损失,但布劳恩仍损失了他的发动机设计师和总工程师,火箭计划因此而推迟。
 
1944年,德国成功制造世界上第一颗的飞弹,叫「复仇一」,也就是俗称的「V1」飞弹(图3)。「复仇一」是利用「间歇喷射发动机」作续航的动力,这种发动机的外形像圆筒,装在弹身外部的上方。整个飞弹的形状像一假小飞机,弹身有7公尺长,机翼有5公尺长。利用放在机翼内油箱里的煤油当燃料,弹身内有导航仪器和一吨重的炸药。每小时的飞行速度大约有560公里。因为它的发动机,在工作时,会产生「鸣鸣」的声音,所以又称为「蜂鸣飞弹」。1944年,德国就用这种飞弹攻击英国,使英国损失惨重。
  
3:复仇一号飞弹
 
在公元1942103日,布劳恩和他的助手,终于完成了一枚叫作「聚合四」型的火箭并且从事试射工作,这枚火箭有13.5吨重,能产生25吨的推力。在实验中,它以超音速的速度,飞到89公里的高空,打破以往任何大炮的射程记录。
当时德国的首领「希特勒」得到这个消息,立刻命令陶尔贝格和布劳恩把炸药装在这种火箭上,当飞弹使用。并且给这个飞弹起个名字,叫「复仇二」,也就是俗称的「V2」飞弹(图4)。公元19449月,德国开始用这种飞弹轰炸英国,英国更受不了。
  
4:复仇二号飞弹
此外,布劳恩和他的助手,还协助德国有名的航空工程师艾瑞克.巴肯完成世界上第一架火箭飞机的研究。同时也完成多节火箭和越洋火箭的研究工作。但他讨厌把火箭当武器使用,1945年,当苏联红军距佩纳明德只有160公里时,布劳恩向他的同事们询问他们更愿意向谁投降。由于害怕受到苏联人的虐待,最终他们决定向美国人投降。为了防止他们的研究工作被党卫队破坏,布劳恩将火箭的设计图纸藏在了废弃的矿井内。

1945
52日,布劳恩及其同事工程师们主动向美军投降,布劳恩的弟弟,同时也是火箭专家马格努斯(Magnus向一位美军士兵说:我叫马格努斯,我哥哥设计了V-2,我们想投降。
 
不久,布劳恩在美国新墨西哥州的白沙基地教陆军技术人员使用复仇二型飞弹,随后,他又当了导引飞弹研究发展部的主任,和从前跟他在佩纳明德一起工作的120个助手,一起工作。
 
19473月,布劳恩获准回德国与他的表妹玛丽亚(Maria Luise von Quistorp)结婚,194812月他们生下了第一个女儿;19525月和19606月,他们又生下了两个孩子(图5)。
  
5:布劳恩和他的家人
1952年,布劳恩又被调到亚拉巴马州亭茨维尔的「红石兵工厂」,并由他领导和发展美国第一代导弹飞弹-「红石火箭」(Redstone),这是美国陆军第一种中程弹道飞弹,以德国V2火箭技术为核心发展的液态火箭。除了军事上的用途以外,红石飞弹同时也在美国太空计划中提供重大贡献,包括发射美国第一颗人造卫星以及将第一位航天员送上地球轨道
在他的领导下,美国在十几年内,就成功研制「红石」、「朱庇特-C」(Jupiter C)、和「潘兴」(Pershing Missile)等导弹。还为「宇宙神」(Atlas)、「大力神」(Titan)等中程和远程弹道导弹、火箭的研制,作出巨大的贡献。
 
1955年,布劳恩加入美国籍,成为名副其实的美国人,从此成为美国宇宙飞行工作的关键人物。特别是对「阿波罗」登月计划的顺利完成,担任关键性的人物。
 
在太空竞赛方面,苏联抢先于1957104日发射了世界上第一颗人造卫星,震惊了全世界。布劳恩和他所领导的研究小组看在眼里,一个个像热锅里的蚂蚁,急得团团转。他们于是废寝忘食,加倍努力,终于在1958131日在佛罗里达州的卡拉维纳尔角(Cape Canaveral)发射的第一颗地球人造卫星,晚于前苏联1957年10月4日发射的世界第一颗地球人造卫星和同年11月3日发射的携带小莱卡的第二颗卫星。这颗人造卫星「探险者一号」(Explorer-1)是射到地球轨道,仅管这颗人造卫星只有13.97公斤,但它却为美国太空发展上,踏出成功的第一步。在美国通往宇宙的道路上,搭起第一座桥梁。
1960年以后,美国太空发展的首要任务是「阿波罗登月飞行计划」,当时布劳恩已就任美国太空总署马歇尔太空飞行中心主任。他清楚知道,要把人送到月球上,没有更大推力的运载火箭是不可能的,他大胆的挑起研制「土星」也叫「农神」(Saturn)火箭的重担。经过数年苦心经营,也研制及试验载人的火箭『土星1号』也叫「农神1号」(Saturn 1是两级火箭,仅用于试验,以便为巨型火箭的研制提供经验。)及「土星1B号」也叫「农神1B号」(Saturn 1B)火箭(可载物15.3公吨),并试飞成功。威力无比的「土星5号」也叫「农神5号」(Saturn V)载人火箭,终于也问世了。
 
藉由「农神5号」火箭的(图6)强大推力,1916721日,美国成功的把第一艘载着阿姆斯特朗(Neil Alden Armstrong)等三名航天员的「阿波罗11号宇宙飞船」送上月球。
  
图6:农神五号火箭(农神5号)
阿波罗登月飞行计划的圆满成功,使布劳恩的声名大噪,成为著名的现代火箭专家,和宇宙航行学家。
 
登月计划完成之后,美国对载人航天飞行的兴趣大大降低。布劳恩本打算继续发展土星5火箭以完成未来的载人火星飞行,但随着航天预算的削减,这项工作显然已不可能,布劳恩于1972526日从NASA退休。1977616日,癌症夺走布劳恩的生命,但他的火箭技术和宇宙航行方面的成就,将流传在人间。

 

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