解讀《文明之光》8、兩位大師的競賽—航天爭霸

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解讀《文明之光》8、兩位大師的競賽—航天爭霸

今天我們要說的是美國和前蘇聯航天發展的歷程。

從上期節目聊到原子能相關話題,我們能明顯的看到,在歷史上,軍事的需求往往會推動科學技術的發展,而這些技術民用化之後,又促進了人類文明的快速進步。那美蘇之間的太空爭霸,就直接導致了太空技術的飛速發展,而在這背後呢?很大程度上,其實是兩位天才在默默的競爭。


兩位航天大師

1944年6月6日,這一天是諾曼底戰役打響之日。納粹離最終的失敗已經為期不遠,在戰爭中飽受德國空襲的倫敦市民似乎可以鬆一口氣了。然而,沒過多久,一個龐然大物從天而降,引起了大爆炸。這次空襲和往常都不一樣,沒有預兆、沒有警報。而且是在爆炸之後,附近的居民才聽到炸彈在空中呼嘯而過的聲音。因為這顆炸彈的飛行速度是音速的4倍。

當時盟軍對於這種秘密武器可以說是一無所知,現在我們知道了。它名為V2,是一種短程導彈,或者直接說是短程火箭,速度是5760公里每小時,就是我們剛才說的音速的4倍。可見,當時德國在火箭方面的技術是遠遠領先於同盟國的。

到了第二年,也就是1945年,德國的敗局已定。美國作為一個重視人才的國度,他們看中了德國掌握火箭技術的精英。於是派出了一個特殊的調查團冒著戰火深入德國,封存德國的最高科技機密,並邀請德國一流的科技人才為美國效力。

帶隊的少將,他是一位數學家和物理學家,他名字叫做馮·卡門。調查團中還有一位來自中國的年輕人,他就是日後被譽為中國導彈之父的錢學森。日後由於錢學森的回國效力,讓我們國家的導彈和原子彈研究向前推進了至少20年。

但是我們今天要說的故事主角既不是馮卡門,也不是錢學森,而是比錢學森還要小一歲的,德國V2火箭的設計師馮·布勞恩。在馮布勞恩見到他們之後說:“我們創造了一種新的戰爭模式,問題是我們不知道應該把自己的才智貢獻給哪個國家。我希望人類能夠避免這樣的世界大戰。”最終,馮卡門和錢學森他們讓馮布勞恩相信,將火箭技術交給美國對世界和平更好,於是他便來到了美國。

但是去到美國之後的頭幾年,馮布勞恩竟然無事可做,當時美國已經成為了世界上唯一的超級大國,核心任務是幫助西歐恢復經濟,以免這些國家導向前蘇聯。這段時間一直都沒有什麼航天計劃的預算,馮布勞恩也多次提議研究新火箭,但都被擱置到了一邊。

我想啊,那幾年馮布勞恩一定過得有限無聊,如果不是冷戰的開始和另一位對手的出現,他說不定就這麼講講課、搞搞研究,直到終老了。但是上帝給了他,也給了他的對手發揮自己天才的機會。

今天節目中的兩個主角身份都很有意思,美國方面是由一個戰俘來主持航天計劃,而前蘇聯也找了一個身份上門當戶對的高手前來對壘。這個人叫做謝爾蓋.帕夫洛維奇.科羅廖夫。他25歲就成為了前蘇聯火箭研製小組的負責人,並取得過很多的成就。毫無疑問,他不僅是當時,而且是整個蘇聯歷史上最優秀的空氣動力學和火箭設計專家。但是在1937年的斯大林大清洗當中,因為莫須有的陰謀顛覆罪遭到逮捕,先後在勞改營和監獄工廠做苦工。

後來蘇聯知道德國在研製導彈,就把科羅廖夫轉到特種監獄工廠,開始研究軍用火箭。在那裡警衛十分的森嚴,科羅廖夫毫無行動自由,每天都要工作12個小時以上。後來直到1944年,他才被釋放,但是一直被監視居住。

二戰結束之後,科羅廖夫逐漸被啟用。雖然他蒙受冤獄,並且長期遭受到不公正的待遇,但是他對於蘇聯始終都忠心耿耿。

他一生中多半時間都是在沒有人身自由的情況下工作的,我們很難想象一個人在這樣遭受監視、不信任甚至受到肉體懲罰的情況下還能安心工作,併為自己的國家、為整個人類做出如此卓越的貢獻。央視有一部紀錄片當中,稱科羅廖夫為戴著鐐銬的航天大師,確實非常的貼切。這些能被歷史記住並稱得上偉大的人,真是非常值得我們尊敬。可以想一下,相比科羅廖夫,我們在工作中所受的那一些委屈算得上什麼呢?

到了1947年,作為前蘇聯導彈總設計師的科羅廖夫,照著德國人的V2導彈,仿製出了蘇聯第一代導彈R1,接著就是不斷的改進,R2、R3、1953年R5發射成功。等改進到了R7的時候,這已經稱之為世界上第一代的洲際導彈,採用二級火箭,射程長達8000公里以上,這就意味著能夠直接把導彈打到美國本土。

那這個時候,馮·布勞恩在幹嘛呢?他還在無所事事。但是歷史終究會給有準備的人以機會,而他們也能夠把握這樣的機會。美國人發現在二戰時靠自己提供援助和部分武器的前蘇聯,現在在很多武器裝備上已經接近甚至超過了自己,於是開始加大了對軍備的投入,這其中包括對導彈研發的投入。

朝鮮戰爭開始後,馮·布勞恩被任命為美國陸軍彈道導彈局開發中心的主任。他和他的德國同事來到了美國偏遠的阿拉巴馬州的一個小城,後來在那裡他一住就是20年。但是直到1956年,馮布勞恩設計的木星C,射程也就只有1000公里。這個時候科羅廖夫已經研製出射程8000公里的R7洲際導彈了。

到此,蘇聯的導彈技術已經明顯領先。

科羅廖夫從昔日的追趕者成了領先者,而對馮·布勞恩來講,二戰後五年的寶貴時間白白浪費掉了,現在他必須追趕,但是,他甚至不知道要追趕的對手是誰,因為前蘇聯保密工作做得很好。而另一方面,科羅廖夫知道他的對手馮·布勞恩的存在。這是一場非常有趣的比賽。從1947年到1966年,兩個頂尖的科學家就這樣在幕後展開了長達20年的競賽。

我們就分成三個回合來欣賞他們兩位航天大師的天才對決。


解讀《文明之光》8、兩位大師的競賽—航天爭霸


第一回合:人造衛星

無論是科羅廖夫,還是馮·布勞恩,他們的興趣都不在於用導彈將核武器打到對方領土,而是利用火箭載人進行太空旅行。不過頗具諷刺意味的是,他們和平利用太空的理想,恰恰是由兩個敵對的、正在進行軍備競賽的國家幫助實現的。

前蘇聯領導人赫魯曉夫篤信社會主義可以通過和平競賽戰勝資本主義。雖然他眼裡的和平競賽並非經濟發展和老百姓生活的改善,而更多的是體現國力的“面子”工程,在這樣的指導思想下,前蘇聯把太空競賽從科技競賽上升到社會制度比拼的高度,因此一切都要搶在美國人前面。這個艱鉅的使命就落到了科羅廖夫的身上。

1957年10月4日,美國人被震驚了,因為這一天,前蘇聯成功地發射了世界上第一顆人造地球衛星。這標誌著人類從此進入了利用航天器探索外層空間的新時代。《紐約時報》當時給了一個極高的評價:說該衛星的發射不亞於原始人第一次學會直立行走。

科羅廖夫的成功讓美國人,包括馮·布勞恩的團隊非常不安。美國人的自信心和威信都受到嚴重打擊。發射衛星不是一件容易的事,因為它考驗著一個國家的綜合科技水平和工業水平。而其中火箭技術又是重中之重的核心。

事實上,發射第一顆人造衛星的火箭和發射前蘇聯第一顆洲際導彈用的是同一種火箭,就是我們前面提到的R-7。今天所有大推力火箭都採用多級的結構,和全世界最早的多級火箭和級數最多的火箭都是科羅廖夫設計的。

這個時候前蘇聯在火箭技術上可以說是領先了美國整整一代。

馮布勞恩這邊,經歷了數次的失敗,其中一次運載火箭“先鋒號”剛離開地面發生了爆炸。現場人員是因為躲在保護室裡才躲過了這場劫難。一直到1958年的1月份,美國探險者一號衛星發生成功,衛星從天外傳回聲音的那一個瞬間,馮布勞恩默默的留下了兩行眼淚。

在這一輪的PK當中,科羅廖夫完勝。


第二回合:載人航天

為了實現載人航天,前蘇聯制定了東方計劃,掛帥的當然還是科羅廖夫。載人航天比發射衛星又複雜得多,除了火箭技術,還涉及其他相關技術,其中當然包括宇航員的挑選和訓練。在前蘇聯的宇航員中,最為人們熟知的就是尤里.加加林。

與此同時,美國的載人航天計劃也在緊鑼密鼓的進行,1958年正式批准了水星計劃。但是就算是美國人,也沒有多少人記得這個計劃中宇航員的名字,倒是很多美國人都知道有一個叫做加加林的蘇聯人。

在這個世界上,人們從來都只知道第一人,誰會關心第二名是誰呢?

雙方都經過了數次的失敗之後,1961年4月12日,前蘇聯宇航員加加林乘坐“東方一號”宇宙飛船進入了預定的地球軌道。這次太空旅行持續了108分鐘,大約環繞地球一圈。他成功的主要原因就是前蘇聯的火箭技術領先美國。

當然了,和很多的成功一樣,裡面多少也有運氣的因素。東方一號在返航的時候,降落裝置和飛船被一些電線給纏在了一起,好在是進入了大氣層之後強烈的氣流把電線給扯斷了,加加林才算得以安全返航。

加加林在完成了史無前例的太空飛行後,被授予了無數的光榮稱號,嫣然成為了時代英雄。但最後遺憾的是,他在1968年一次訓練中因飛機失事而喪生。

和加加林不同的是,出於保密的原因,載人飛行的幕後英雄科羅廖夫卻長期不為人知。在前蘇聯第一顆人造衛星成功發射後,瑞典皇家科學院就曾經詢問它的設計者是誰,赫魯曉夫答道:“是全蘇聯人民”。但是科羅廖夫卻從來沒有因此而抱怨過,繼續書寫著他的傳奇,創造著人類航天史上更多的第一。但是他的身體已經非常的不好了。在被囚禁的時候落下了很多的病根,但是他依然忘我的工作。對此我唯一的解釋就是他熱愛這項事業。

在加加林環球飛行十個月之後,美國才把他們的水星-宇宙神6號送入了地球軌道。

回顧載人航天的歷史,前蘇聯在這個階段依然保持著對美國的領先,這裡面科羅廖夫的個人因素起了很大的作用。因此,我們說在這一回合的競爭中,科羅廖夫依然完勝。但是,科羅廖夫在這個階段與前蘇聯的領導層已經發生嚴重的分歧,他反對後者不顧宇航員安全、大躍進式的航天計劃,更加反對前蘇聯把錢花在彈道導彈而不是航天上。反觀美國,這個階段他們了很多腳踏實地的工作,縮短了與前蘇聯的差距。這些堅實的工作,為之後的阿波羅登月做好了準備。

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第三回合:登月

科羅廖夫在進行載人航天的同時,就已經開始為飛出地球做著努力,改進R7的工作從1958就開始了,後來人類第一個達到月球的飛行器也是科羅廖夫主導研發的。按照他的規劃,前蘇聯人的登月是早晚的問題,而且應該在美國人之前。但是由於前蘇聯的政治動盪不安,並且陷入了優先發展洲際導彈還是載人火箭的爭論當中,到了1959年12月的時候,經過主管領導和各級專家的激烈討論,結論是優先發展導彈,前蘇聯的登月計劃到這個時候算是暫時擱淺了。

於此同時呢?美國的白宮迎來了新主人,美國有史以來最年輕的總統,當時只有43歲的肯尼迪。美國進入了新時代,太空競賽的天平向有利於美國的方向傾斜。

年輕氣盛的肯尼迪雄心比他的前任要大得多。他就職演講中說,要把探索星際的奧秘放在科學工作的第一位,甚至在征服沙漠和治療疾病之前。他提出了一個雄偉的航天計劃——十年內登月,這個計劃以太陽神的名字命名,就是著名的阿波羅計劃。

阿波羅計劃是人類探索太空和未知領域最龐大的計劃,美國全國上下都動員起來了。有上百家的大學、研究機構和公司,兩萬多名科學家和40萬人直接和間接地參與了這項航天計劃。一般的航天計劃,比如前蘇聯的東方計劃和中國的神舟計劃,都是這樣進行的:當第一次發射成功後,再設計和製造第二次發射所需的火箭和飛船。這樣每一次發現的問題在下一次都能被克服,成功率較高。但是這樣一來時間會拖得很長。

為了確保在蘇聯人之前登月成功,美國在阿波羅計劃中採用了高密度的流水線式的研發方式,也就是當第一號火箭發射時,第二號在測試,第三號在組裝,第四號在製造,第五號在設計研製……每一枚火箭發射的間隔只有半年甚至更短。當然,這裡面也存在一個問題,如果在中間某個環節,發現出了問題怎麼辦。答案是已經在流水線上的所有火箭全部報廢,所有工作推倒重來。毫無疑問,這和上期節目我們所說的曼哈頓計劃一樣,就是用錢來換時間。

阿波羅計劃的關鍵是登月火箭的研製,眾望所歸的人選非馮·布勞恩莫屬。相比科羅廖夫,馮·布勞恩要幸運得多,美國在財力和人力上都比前蘇聯更有保障,因此他們追趕的速度很快。1961年,馮·布勞恩的土星一號火箭研製成功,超過了R-7的推進力。兩年之後,馮布勞恩又研製出了推進力更強勁的土星B火箭。到這個時候,美國在火箭技術上已經超過了前蘇聯。但是除了火箭技術之外,登月需要的尖端技術還有很多。

比方說,把宇航員送到月球之後,他們怎麼回來呢?一開始大多數人的想法是隨著登月艙一起帶一枚火箭到月亮上去,然後在直接發射回來。這樣雖然聽起來最簡單,但是這樣在地球發射的總重量實在是太大了。

同時,少數人支持的方案是在月球軌道上組裝一枚火箭和一艘回來的飛船,迎接從月球返航的火箭。這需要用多個火箭把各個部件運送到月球軌道,並運用卓越的空間對接技術,聽起來真是非常的複雜,但關鍵的是可以降低登月設備的總重量。

後來阿波羅計劃最終採用了後一種方案並取得了成功。美國的歷史學家認為,如果不是採用了這個少數人支持的方案,就不可能在上個世紀60年代登月。

解決了怎麼回來之外,還有登月艙的飛行技術、控制技術、以及地月之間的通訊難題等等,值得一提的是,當時是由摩托羅拉公司提供了月球和地球之間的對講設備,而遺憾的是,這家偉大的公司今天已經不再獨立的存在了。

當然,最後一切都要回到火箭上,因為整個登月飛船幾部分加起來重量超過45噸,這使得製造大推力火箭又成了整個計劃的瓶頸。1967年,馮·布勞恩的傑作土星五號誕生了。

後來吳軍去到了肯尼迪天文臺,看到了馮布勞恩設計的土星五號火箭。他的尺寸令人震撼,這個龐然大物長度超過一個足球場,直徑超過一個排球場的寬度。它被水平地安放在展示大廳裡,人們從下面走過,只感覺到自己的渺小。

很快,人類歷史上輝煌的一刻到來了。1969年7月16日,在肯尼迪航天中心,阿姆斯特朗等人登上了高高聳立的。這次登月,美國向全世界進行了電視轉播,我想如果我們能回到那一天,一定也會坐在電視機前觀看的。5天之後,宇航員阿姆斯特朗踏上了月球表面,並說出了那句著名的話:“這是一個人的一小步,確是整個人類的一大步。”

在阿波羅計劃中,馮·布勞恩的貢獻有多大呢?可以說沒有馮·布勞恩就沒有土星五號,雖然人類最終還是可以登月,但不會是在肯尼迪設定的期限內——20世紀60年代。

再看前蘇聯那邊情況如何呢?由於內鬥、資金不足和配套工業跟不上航天計劃的需求,前蘇聯從60年代中期在各個方面就落後於美國了,包括火箭技術。雖然科羅廖夫等人仍然壯志凌雲,怎奈嚴酷的現實讓他們舉足維艱。

當美國宣佈實施登月計劃時,科羅廖夫也提出了蘇聯自己的登月計劃,並開始著手研製登月火箭和飛船。然而當時的蘇聯已經無力像美國那樣進行高密集的發射,因此登月計劃進展緩慢。這中間前蘇聯還經歷了赫魯曉夫下臺事件,新的領導人也並不像他的前任那樣無條件地支持航天計劃。

1966年1月12日,科羅廖夫死於一次外科手術,年僅59歲。最後,蘇聯的登月計劃整體失敗,並最終被放棄了。

沒有了對手的馮·布勞恩,在最後一艘阿波羅飛船登月的五年後,也走到了他生命的盡頭。1977年他死於癌症。就在去世前不久,他獲得了美國科技的最高獎——美國國家科學獎,但是他已經無力去白宮領獎了。

馮·布勞恩來到這個世上,似乎就是為了完成將人類送入太空、送上另一個星球的使命。他這一生過得匆匆忙忙,從26歲開始主管納粹德國的火箭項目,到領導美國航天計劃,三十年如一日地工作著。當他完成了這個使命後,上天似乎不願意讓他在這個世界上多做停留,匆忙的召喚他回去了。


尾聲

美蘇太空競賽產生了很多正面結果。它首先讓人類飛出了地球。雖然人類目前只能在月球上短暫停留,距離真正的太空旅行還相差甚遠,但是人類的太空探索只有短短几十年的歷史,相比人類的歷史只是一瞬間而已。

當我們的遠古祖先第一次抱著漂浮的樹幹漂過一條湍急的河流時,一定想不到自己的後代能夠遠渡重洋到達新的大陸。在哥倫布看來,原始人過河的行為再簡單不過,但這卻是探索未知的開始。當然,哥倫布也無法想象今天登月的壯舉。或許幾萬年後,我們的後代可以自如地在太空旅行時,他們到達月球就如同我們過河一樣,他們應該知道我們今天人類半個多世紀的努力是千里之行的第一步。

太空競賽的第二個結果就是培養世界很多國家的新一代科技人才,造就了今天的高科技時代。當蘇聯的人造衛星經過西方媒體廣泛報道後,美國為了奪回優勢,採取了一系列措施,當年美國國會就通過了《國防教育法案》。該法案授權的花費超過10億美元,廣泛用於改造學校、為優秀學生提供獎學金和助學貸款,以幫助他們完成高等教育、發展職業教育以彌補國防工業的人力短缺等。

據當時還是小學生的希拉里·克林頓女士回憶說,那時整個美國天天宣傳的都是要學習科學,發展科技,這些宣傳影響了一代人的一生。美國也因此誕生了一大批世界一流大學,包括斯坦福大學和加州理工學院。按照希拉里的觀點,那時美國的教育水平普遍比現在高不少。

另外,太空探索極大地促進了科技的進步,我們今天使用的很多東西,最初都是為太空探索的需要而發明的。比如我們今天嬰兒使用的尿不溼,其實最早是為宇航員開發的。我們用的反輻射保暖衣和保溫包,都是太空服的一部分。今天有記憶海綿的床墊和枕頭,也是採用航天技術。今天數碼相機成像的CMOS傳感器,最初也是為了將登月圖像傳回地球而發明的。

阿波羅計劃一共成功登月六次,在月球上進行了很多的實驗,帶回來幾百公斤月球的岩石標本,對我們瞭解太陽系的形成起到了關鍵的作用。這些岩石標本證實了月球起源於一顆早期行星和地球碰撞的理論。

回顧美蘇太空競賽,如果僅僅概括成科羅廖夫和馮·布勞恩兩個人的競賽,多少有點以偏概全。但是這兩個人在這次競賽中起到了關鍵性的作用。一方面他們是造時勢的英雄;另一方面,是兩個超級大國成就了他們的英名。積極推動探索太空的美蘇領導人肯尼迪和赫魯曉夫在歷史上都是富有傳奇色彩的領袖,遺憾的是他們分別在1963年遇刺和在1964年被政變推翻,但是人類探索太空的努力並沒有因此而停止。

法國思想家聖西門在他的著作《寓言》中曾經講過,一個國家如果失去了100名高官,它會照樣前進;但是如果法國失去了50名最好的物理學家、化學家、數學家和工程師……,後果將難以想象。科羅廖夫和馮·布勞恩就是這樣的科學家。

科羅廖夫以囚徒的身份,在沒有人身自由的情況下,忘我地工作,為他的祖國貢獻了許許多多個世界第一。他生前因為保密的原因而默默無聞,沒有得到他應得的掌聲和榮譽,也沒有享受到普通人的快樂。他在去世後才為人所知,前蘇聯為他舉行了國葬,他的陵墓在紅場的墓園內。2007年,在科羅廖夫誕辰100週年之際,俄羅斯為他舉行了大型的紀念活動,也可謂是榮於身後了。

相比科羅廖夫,馮·布勞恩是幸運的,他雖然為納粹服務過,但是他的新國家對他完全的信任,將最機密最重要的任務交給了他。而他那些去了前蘇聯的德國同胞,因為得不到信任,早在太空競賽真正開始前就被排斥在了門外。相信移民,重用移民,這是美國強大的重要原因。單比較這一點,前蘇聯就已經輸了。

馮·布勞恩和科羅廖夫,我們很難講他們二人誰的本事更大,但是毫無疑問,他們是人類歷史上迄今為止最偉大的火箭專家。當我們提到他們時,自然還會想到加加林和阿姆斯特朗,以及幾十萬直接和間接服務於太空探索壯舉的人們。

解讀《文明之光》8、兩位大師的競賽—航天爭霸


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