罗伯特哈金斯 历史上的今天：罗伯特·H·戈达德进行液体燃料火箭的首次飞行试验

历史上的今天：罗伯特·H·戈达德进行液体燃料火箭的首次飞行试验  

第一次液体燃料火箭发射，1926年3月16日

历史上的今天：1926年3月16日

历史上的今天，1926年罗伯特·戈达德在奥本进行了液体燃料火箭的首次飞行试验，马萨诸塞州。这枚以汽油和液氧为燃料的火箭在升空前燃烧了大约20秒，随后上升到41英尺的高度，最高时速达到每小时60英里。不幸的是，在火箭成功离开地面之前，埃丝特·戈达德用来拍摄第一次飞行的胶片用完了，因此，没有任何视频事件会有。

戈达德记录了以下关于这次发射在他的日记：

3月16日。上午和萨克斯去了奥本。埃丝特和鲁佩下午1点出来，2点30分试射火箭。它上升了41英尺，上升了184英尺，在2.5秒内，喷嘴的下半部分烧掉了。把材料带到实验室

虽然被拉起释放，但火箭一开始并没有升起，但火焰扑面而出，并发出了持续的轰鸣声。几秒钟后，它慢慢地上升，直到它离开了框架，然后以特快列车的速度，向左弯曲，撞上了冰雪，速度仍然很快。

戈达德从1921年就开始在液体燃料火箭上进行试验。在此之前，他尝试使用一股快速燃烧的固体电荷流，但这被证明是不切实际的，所以他转而使用液体燃料；这是他在1909年2月2日写的一篇论文中首先想到的，但当时他并没有追求，他终于在1923年成功地为液体燃料火箭制造了一台发动机，并在设计上稳步改进，在实验室的静态机架上对其进行了测试。

他最初的液体燃料火箭设计是在火箭顶部有燃烧室，燃料箱在后面，高度隔热（如图所示）。他这样做是因为他认为这样可以提高火箭尾部推力的稳定性。在这次试飞之后，他意识到这种设计实际上并没有使火箭更加稳定，所以对其进行了修改，将燃烧室放在火箭尾部，更方便的是，五年后，他的火箭现在看起来和现在的火箭很像，他开始专注于用陀螺制导系统使火箭更稳定。他很快就成功地制造了这样一个制导系统，并于1935年3月28日将他的a-5火箭发射到4800英尺的高度。，在那次飞行中，当达到超音速时，

戈达德梦想有一天能制造出一个能将人发射到月球上的装置，这一梦想始于1899年，当时他正在修剪一棵樱桃树。这是他对这一事件的描述：

1899年10月19日下午，我爬上了一棵高大的樱桃树，我手里拿着一把锯子和一把斧头，开始修剪樱桃树上的枯枝。这是我们10月份在新英格兰度过的一个宁静而美丽的下午，当我向东方的田野望去时，我想象着制作一个甚至有可能登上火星的装置是多么的美妙，想象着如果从我脚下的草地上发射出来，它将是多么的小规模……我是一个不同的男孩，当我从树上下来时，从我最后为生存而上升时，似乎是非常有目的的。

他后来每年10月19日庆祝一个个人节日，他的“周年纪念日”。他使用火箭到达月球和更远的梦想实际上让他在媒体上受到嘲笑。这主要源于1920年发表的一份报告，他概述了一项将火箭发射到月球的实验，然后将火箭装上闪光粉末，当火箭击中月球时点燃。这将让地球上拥有足够强大望远镜的人们看到闪光，从而能够确认火箭成功登上月球。1920年1月13日，在他的报告发表的第二天，《纽约时报》在一篇社论中对此发表了如下评论：

在火箭退出我们的轨道后空气，真正开始它的长途旅行，它既不会被加速，也不会被它当时可能已经离开的炸药的爆炸所维持。声称这将是否定一个基本的动力学定律，只有爱因斯坦博士和他挑选的十几个，如此少和合适的，才有资格这样做。

戈达德教授和他的“椅子”在克拉克学院和史密森学会，不知道行动和反应的关系，以及需要有比真空更好的东西来回应说那是荒谬的。当然，他似乎只是缺乏高中时每天所学到的知识。

当然，是《泰晤士报》的记者对物理学的理解有缺陷，而不是戈达德，他是一位物理学教授。事实上，戈达德读了牛顿的《数学原理》，看到牛顿的第三定律会允许空间真空中的物体可以航行时，他意识到这是可能的。编辑在上面的陈述有些引用了这一定律，但他没有意识到火箭高速喷射燃料提供在真空中提供推力所需的“动作和反应”。对于这种批评，戈达德最初的反应根本不科学，简单地说，“在第一个人完成之前，每一个愿景都是一个笑话；一旦实现，它就变得司空见惯。”

在1924年，他有一个更科学的回答。他在《大众科学月刊》上发表了一篇论文，概述了他刚刚做的一个实验，对于那些仍然怀疑火箭在真空中工作的人来说，这个实验是确凿无疑的。在这个实验中，他展示了火箭在真空中的工作实际上会更好。特别是，他在一个正常大气压为1/1500的试验室里对一枚火箭进行了50次试验，不仅火箭在这种环境下仍能提供推力，而且实际上它提供的推力比在正常大气压下进行的相同设置和试验多出20%，

尽管有确凿的证据，在这一点上，他仍然经常受到媒体的批评，直到阿波罗11号在登月途中发射的第二天，《纽约时报》才在1920年发表了一篇收回声明的文章：

进一步的调查和实验证实了17世纪牛顿的发现现在已经确定，火箭可以在真空和大气中工作。时代对这个错误感到遗憾。

戈达德引用了

的话，正如我们在科学中所了解到的那样，我们太无知，无法安全地说出任何不可能的事情，所以对于个人来说，既然我们无法知道他的局限性是什么，我们就很难肯定地说，任何事情都必然在他的掌握之内或之外。每个人都必须记住，只有真诚地努力，才能预测自己的财富、名望或功用会达到什么样的高度，他应该从这样一个事实中获得勇气，即所有的科学在某个时候都与他处于同样的状况，而且昨天的梦想常常被证明是真实的，即今天的希望和现实（摘自他高中毕业典礼上的演讲《想当然的事情》；在21岁时发表，由于生病而迟到）

区分不成功和成功的实验不是一件简单的事情。[大多数]最终成功的工作是一系列不成功的测试的结果，在这些测试中，困难被逐渐消除。

的额外事实：

在1951年，美国航天局和美国陆军不得不向戈达德的遗孀支付100万美元，因为他们在自己的火箭设计中侵犯了戈达德的专利权。这是当时政府不得不支付的最大的专利和解。此外，这远远超过戈达德本人用于火箭研究的资金。戈达德不仅是液体燃料火箭的先驱，而且在1916年和1917年他也是第一个用离子推进器进行试验的人我想用这些推进器来推动火箭进入太空，但如果火箭已经进入太空，就用它们来推动它。尽管他直到1916年才做过这个实验，但实际上他在高中毕业两年后就想到了，1906年9月6日的一篇日记中提到了这一点。从那时起，这种助推器在实际空间应用中已经被多次使用，甚至被国际空间站考虑使用。空间站目前使用化学火箭将自己推回正确的轨道，由于大气阻力减缓了速度并导致它下降，每年花费2.1亿美元。据认为，使用离子推进器，每年的花费可以减少到1100万美元左右。戈达德的第一个火箭设计只实现了大约2%的效率，这对于热机来说是难以置信的低。然而，他很快就尝试在他的火箭上应用一种特殊的喷嘴，由古斯塔夫德拉瓦尔为蒸汽机开发的。这种喷嘴将戈达德的火箭效率提高到了63%。戈达德设计的在用作火箭供氧之前使用已经必要的液氧冷却燃烧室的方法至今仍在使用，这对于在火箭发射时防止燃烧室的固体材料燃烧是至关重要的。在戈达德1920年发表于史密森学会的论文中，他还清楚地描述了用于高速重返地球大气层的隔热板的设计。在他的设计中，当返回飞船下降时，一些能够承受高温的材料层将被烧掉，在每一层之间有一个不良的热导体来隔离其他层，这样，有足够的层，就可以防止飞行器在再入大气层时燃烧起来。戈达德从小就有很多健康问题，小时候，他经常要处理胃部的问题，结果他一直很瘦很虚弱，还经常得支气管炎和各种感冒，所有这些都导致他比其他学生晚了两年在学校的年龄。然而，由于这段时间卧病在床，他很快就成了一个自学成才的人，经常从图书馆里查阅各种各样的物理科学书籍，并贪婪地学习它们。作为一个成年人，他继续容易生病，最严重的是在获得博士学位并在普林斯顿就职后，他染上了肺结核被迫离开普林斯顿，回到家中康复。戈达德于1945年8月10日死于癌症，享年62岁。就在12年后的1957年10月4日，苏联成功地使用液体燃料火箭将人造物体送入轨道，即人造卫星1号（Sputnik 1）。1961年4月12日，尤里·加加林成为第一个被送入太空的人类。不到8年后，尼尔·阿姆斯特朗和小埃德温·奥尔德林在月球上行走。如果他还活着，戈达德的梦想最终实现时，他已经78岁了。火箭最初是中国人在发现火药后的某个时候发明的。当炼金术士试图创造生命的长生不老药而不是制造火药时，“黑火药”的发明完全是偶然的。人类，这很快导致了各种燃烧装置的发展，包括火箭推进的火箭炮。成吉思汗后来从中国窃取了这项技术，并用火箭征服了东欧和中欧的部分地区。英国直到19世纪初才开始使用火箭，当他们在18世纪末与印度士兵作战时曾使用过火箭弹。在巴尔的摩附近的麦克亨利堡战役中使用的激发美国国歌的火箭是康格里夫火箭。康格里夫火箭是威廉·康格里夫爵士于1804年发明的。这些火箭有一个铁壳，用黑色粉末作为燃料，顶部装有爆炸弹头，通常装有弹片。它们附着在木头上用金属甲架发射的杆子。这些火箭不是很有效