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第154章

中华学生百科全书-第154章

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赛奖。
    翩翩翱翔的太阳能飞机  太阳能飞机是以太阳能为动力飞行的飞机。世
界上第一架太阳能飞机是由美国航空工程师麦克里迪设计的。
    麦克里迪设计了“飘忽企鹅”号人力飞机,在机翼上安装了 16000 块光
电池。光电池又叫太阳能电池,它是一种夹有光敏层的硅片,可见光通过硅
片时,光粒子与光敏层的化学物质作用,释放出电子,产生的电流经过导线
传递给发动机,发动机带动螺旋桨转动,使飞机飞行。
    1980 年 8 月,“飘忽企鹅”号由女驾驶员珍尼丝·布朗操纵,飞行了 3.2
公里,飞行时间为 14 分 32 秒。在初次飞行中,飞行的高度仅为 30 米,虽然
在这一高度上不能保证获得足够的阳光,但初次飞行的成功,足以证明了麦
克里迪的设计思想是可行的。
    随后,麦克里迪决定进一步改进他的太阳能飞机,他得到了著名的杜邦
公司的支持。杜邦公司为他提供了一系列航空和宇航用的新型材料——工程
塑料,以及经费、工程师和摄影组等。
    1980 年 12 月,新设计的“太阳挑战者”号太阳能飞机试飞成功。它的
主翼和尾翼上装有 16128 块太阳能电池,飞机全长 9.1 米,翼展 14.3 米,机
体重量仅为 90 公斤。在 8 小时的时间里,飞机飞行了 370 公里,高度达到

4360 米。即使在云彩遮住阳光的时候,飞机下降的速度也仅有 30 米/分,
能确保飞行安全。
    “太阳挑战者”号太阳能飞机几乎是一架全塑飞机。首先,在机翼的主
支撑结构,以及操纵、着陆装置等部位,使用了强度是钢铁 5 倍的聚芳族纤
维,在整个机体的增强部位,也都使用了这种材料。其次,在机休和机翼的
蒙皮上采用了聚脂薄膜。最后,在主翼的夹层结构中,还使用了聚芳纤维纸
蜂窝。此外,用得较多的材料是具有优异耐气候性和不易变色的丙烯酸薄膜
和氟塑料薄膜。正是由于采用了这些性能优异的工程塑料,“太阳挑战者”
号才既牢固又轻便,成功地完成了飞行。
    1981 年春天,“太阳挑战者”号即将飞越英吉利海峡的飞行。飞行员是
28 岁的普达塞克,他既进行过滑翔机的飞行,又驾驶过喷气式飞机,经验十
分丰富。1981 年 6 月,太阳能飞机由一艘航空母舰运往法国。7 月 7 日,晴
空万里,太阳能飞机就要起程了。普达塞克依次接通 5 组太阳能电池,开始
驾驶“太阳挑战者”号滑跑起飞,经过 7 次试飞,飞机终于离开地面,以大
约每分钟 70 米的速度迅速上升,几分钟后达到 600 米的高度,然后昂首飞向
英吉利海峡。
    普达塞克稳稳地爬升,同时不断调整航向和转动可调螺旋桨,以便进入
最佳飞行状态。突然,平静的空气中出现了一股紊流,“太阳挑战者”号剧
烈地俯仰、扭摆起来,原来附近出现了两架飞机,上面满载着新闻记者和摄
影师。虽然距离相当远,但那强烈的尾流足以令轻盈的“太阳挑战者”号面
临灭顶之灾。幸亏法国空中交通管制部门及时解围,才把热心的采访者打发
走了。
    此后,普达塞克耐心地斜飞 Z 字航线,避开云朵,捕捉更多的阳光。不
久,英国的多佛尔海滩终于映入眼帘,太阳能飞机飞临英国领空。在连续飞
行 5.5 小时、行程 260 公里以后,“太阳挑战者”号终于安全降落在蒙斯顿
皇家空军基地。
    这次具有历史意义的飞行,标志着太阳能作为一种崭新的能源进入了人
类航空领域。
                     
                     飞向太空的运载工具——火箭
                     
    俄国双耳失聪的中学教师齐奥尔科夫斯基,对火箭理论的研究和发展做
出了震古铄今的贡献。他首先敏锐地指出,巨大火箭的动力应当是液体火箭
发动机。他设计了用液体火箭发动机作动力的飞行器草图,并设想用煤油和
液氧作推进剂(燃料)。
    1857 年 9 月 5 日,齐奥尔科夫斯基诞生于俄国的一户贫寒农家。9 岁那
年,由于患了严重的猩红热病,双耳丧失了听力,无法继续上学。从此,他
在母亲的指导下,学习功课。童年的不幸,使他整天呆在家里阅读书籍,再
也无法与别的孩子一起玩,从而疏远了与他同龄孩子的联系。两年后,他母
亲去世,这种不幸,使他变得更加孤独,同时也使他开始沉醉在书本的海洋
中。
    16 岁那年,父亲把他送到莫斯科学习。他住在一位贫苦洗衣妇女家里,
每天忘我地自学,不论是炎热的夏天,还是寒冷的冬天,他都到附近图书馆
里埋头读书,甚至常常忘记饥饿和寒冷。他认识到,刻苦自学,是猎取科学

知识的唯一道路。尽管生活上很艰辛,只能用一点黑面包充饥,但在莫斯科
的 3 年里,他自学完微积分、解析几何、球面三角、高等数学、物理学、化
学、天文学等许多科学知识,其中关于飞行问题像吸铁石一样吸引着他,使
他脑子里充满了各种幻想。
     3 年半后,他回到家乡,当了中学教师。
     后来,齐奥尔科夫斯基全力以赴地投身于火箭和宇宙航行问题的研究之
中。他确信只有火箭才是实现宇宙航行的最理想的交通工具,并首先提出多
级火箭理想速度的计算公式。这个公式就是著名的齐奥尔科夫斯基公式。它
解决了火箭及其运动的一系列理论问题。1898 年,他完成了第一部有关火箭
原理研究的科学论著。这部著作为航天事业树立了一个里程碑,为火箭技术
的发展奠定了基础。
     1935 年这位前苏联火箭之父的心脏停止了跳动。但前苏联人们沿着他的
足迹,于 1957 年首先发射了世界上第一颗人造地球卫星。
     世界上第一个制成液体火箭并投入试验的,是美国科学家戈达德。1926
年 3 月 16 日,在罗斯维尔的荒郊,架起了一座两米多高的发射架,上面竖着
一枚高约 3.9 米的火箭,戈达德要在这里进行划时代的试验。开始发射了,
火箭下面喷出燃气,火箭直往上窜,可是只飞了 12 米高、56 米远。这和现
代的火箭相比,自然不可同日而语,但它毕竟是世界上第一枚发射成功的液
体火箭。戈达德的贡献是把航天理论与火箭技术结合起来,使火箭进入实际
的研制阶段。戈达德不断地改进他的火箭,最终使火箭有了相当可观的高度
和速度。戈达德是制造液体火箭的创始人。刚开始发射的火箭,由于没有控
制设备,火箭不能按预定的方向飞行,1932 年,戈达德开始用高速旋转的陀
螺来解决火箭的稳定性。陀螺能绕某一个支点自由旋转。最简单的陀螺就是
民间玩具“地转子”或称“地牛”。当“地牛”在地面围绕自身轴线飞快转
动时,你越使劲抽它,它就转得越欢,立得越稳;不使劲抽就转得慢,开始
摇晃;如果不抽,“地牛”最终会倒地,这一特性就是旋转物体的定轴性。
火箭装上这种陀螺就能扶摇直上了。
     火箭上升到一定高度后,还要改变方向,这就需要操纵。为了解决这个
问题,戈达德发明了燃气舵,它的功用有如飞机的方向舵,不过飞机的方向
舵是靠外部气流的作用,使其偏转以改变飞机的航向,而燃气舵却是装在火
箭发动机的内部靠近喷口的地方,它利用燃气流的作用使其偏转,从而达到
改变火箭方向的目的。1932 年,戈达德完成了陀螺和燃气舵控制火箭飞行的
试验。1935 年,戈达德制造的火箭的速度超过音速,射程达到 70 公里,他
的成功就使 30 年代一大批火箭研制者受到鼓舞,德国的奥伯特就是其中一
个。
     奥伯特提出许多关于火箭构造和飞行的新观点,他的名著《通向航天之
路》又激发了许多青少年对航天事业的兴趣,许多国家相继成立了火箭和航
天爱好者的组织。1927 年,德国创建了太空旅行协会,由奥伯特任会长,1928
年,前苏联成立了反作用运动研究会,随后英美等国也相继成立了星际旅行
的学会或协会,这些组织中的不少成员后来都成为各国研究第一代火箭的领
导者或技术骨干。
                     
                     我国的“长征”系列运载火箭
                     

    中国第一颗卫星与“长征”1 号火箭  1970 年 4 月 24 日,我国酒泉发射
场区风和日丽,春风拂面,人们精神抖擞,期待着第一颗卫星上天。
    发射时刻终于来到了。晚 9 点 35 分,火箭在震耳的隆隆声中离开了发射
架,徐徐上升,发动机喷出的几十米长的火焰,光亮夺目。火箭越飞越快,
直冲云霄。
    晚上 9 点 48 分,从现场指挥所里传来卫星进入太空的喜讯,人们顿时沸
腾起来。人们临时在发射场上召开了庆祝大会,著名科学家钱学森及其他领
导,发表了热情洋溢的讲话,热烈庆祝我国第一颗卫星发射成功。
    我国第一颗人造卫星发射成功,在我国航天史上具有划时代的意义,是
我国发展航天技术的一个良好开端。
    把第一颗卫星“东方红” 1 号送上太空的火箭叫“长征”1 号。它是我
国第一枚多级运载火箭,以两级液体火箭为基础,加第三级固体火箭而成。
    火箭全长 29.46 米,竖起如同大烟囱。火箭最大直径为 2.25 米,起飞重
量 81.5 吨,起飞推力 1020 千牛,能把 300 公斤重的卫星送入 440 公里高的
太空。
    1971 年 3 月 3 日,“长征”1 号火箭又把“实验”1 号科学实验卫星送
入地球轨道。
    返回式卫星与“长征”2 号火箭  1976 年 12 月 10 日,新华社宣布:我
国 12 月 7 日发射的人造地球卫星已按预定计划准确返回地面。
    卫星返回是异常复杂的技术,我国发射的卫星顺利地返回地面,使我国
成为世界上第三个掌握回收技术的国家。
    我国历史上,曾出现过返回式火箭。在明代史籍中记载的多种火箭中,
飞空砂筒火箭就是一种回收式火箭。
    飞空砂筒火箭箭身前端两侧各绑一个药筒。一个筒口向前,另一个筒口
向后,筒口向后的药筒前面放有爆竹,长约 2.3 厘米,直径约 0.23 厘米。爆
竹的引线与药筒底部连通,爆竹外裹 3~5 层纸,前面装细砂,以纸封糊严密。
使用时利用筒口后的药筒将火箭射出,钉在敌方营寨的帐篷上。药筒内火药
烧完后引燃爆竹,细砂喷出伤人双目。然后筒口向前的药筒点燃,将火箭送
回。
    今天我国回收卫星成功,当然在技术上已远非昔比,所用火箭也非原始
火箭,而是大型运载火箭“长征”2 号。
    “长征”2 号火箭是两级液体火箭,长约 32 米,最大直径 3.35 米,起
飞推力约 2750 千牛,能把 1.8 吨的有效载荷送入近地轨道。
    从 1976 年至今,“长征”2 号已把 10 多颗返回式卫星送入太空,卫星
完成任务后,按预定计划,顺利地返回地面。
    中国通信卫星与“长征”3 号火箭   1984 年 4 月 8 日,在西昌火箭发射
场,巍峨耸立的发射架里,一枚载着试验通信卫星的乳白色运载火箭——“长
征”3 号,昂首挺立,在阳光下闪烁着耀眼的光芒。
    夜幕降临了,巨型发射架上点点明灯像是挂满了夺目的明珠,同太空的
群星交相辉映。万籁俱寂,发射架缓缓张开,一个重要的时刻即将到来。我
国的试验通信卫星就要从这里起飞,冲出地球束缚,飞向太空。
    晚 7 时 20 分,“长征”3 号发出巨大轰鸣,拔地而起,直刺苍穹。卫星
顺利地入轨,绕地球飞翔。中国第一颗静止卫星——试验通信卫星发射成功
了。这一喜讯,飞向全世界。

    至今,我国已有 5 颗通信卫星,风尘仆仆,定点于赤道上空,我国一盏
又一盏“明灯”高挂太空。
    “长征”3 号是以“长征”2 号为基础,加第三级组成的三级火箭。火箭
全长 44.56 米,起飞重量 202 吨,起飞推力达 2750 千牛,第三级氢氧发动机
(以液氢和液氧为推进剂的发动机)在高空失重条件下 2 次启动。它能把 1.4
吨重的卫星送上地球静止轨道。
    1990 年 4 月 7 日,“长征”3 号为香港卫星通信有限公司成功地发射了
“亚洲”1 号通信卫星。
    “长征”3 号的改进型“长征”3 号甲将装上具有更大推力的液氢液氧发
动机,可以把 2.5 吨重的卫星送上地球静止轨道。
    一箭三星与“风暴”1 号火箭 1981 年 9 

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