或許你對美國第一艘航空母艦“蘭利號”有所耳聞，也經常從新聞中聽到美國蘭利空軍基地和國家航空航天局蘭利研究中心的大名，你是否有些疑惑，蘭利究竟是何方神聖，為何諸多美國軍事設施均以蘭利命名呢？
蘭利（網絡圖）
美國第一艘航空母艦“蘭利號”（網絡圖）
仰望星空，好奇心成了最好的老師
1834年8月22日，塞繆爾·皮爾龐特·蘭利（Samuel Pierpont Langley）出生在美國馬薩諸塞州羅克斯布里一個普通的商人家庭。年幼的小蘭利起初就讀於波士頓拉丁文學校，小小的他對漫天的繁星廣袤的銀河總是充滿好奇，經常抱著厚厚的天文學書籍翻來翻去。
為了紀念蘭利對航空事業的卓越貢獻，美國將他的頭像印在了45美分的郵票上（網絡圖）
“太空中除了星星還有什麼呢？月亮上面為什麼有的地方暗有的地方亮呢？金星、水星和火星是不是也像地球一樣有自己的月亮呢？……”小蘭利經常拉著哥哥約翰，撲閃著大眼睛問個沒完。為了滿足弟弟的好奇心，讓他能夠更加直觀地瞭解天河，約翰幫助小蘭利製作了一架簡易的天文觀測儀器。在這架不起眼的儀器幫助下，小蘭利利用它找到了金星的位置，看到了月亮上的隕坑和月海（注一），他還發現了木星的衛星和土星外側美妙的行星環。天空中絢爛的景象讓小蘭利興奮不已，也進一步激發了他小小的身體裡求知的慾望。
從野小子到大教授
從波士頓英文高中畢業後，蘭利由於經濟原因而沒有進入大學。儘管他很擅長製造和操作機械，但他更想從事天文學方面的工作，可對於一個高中畢業的人而言，找到這樣一份工作無疑是十分困難的。後來，蘭利來到了美國西部，在那裡他試圖從事建築方面的工作，並向建築師和設計師們學習了機械和繪圖技巧。然而一心惦念著藍天的蘭利最終很快便厭倦了建築工作，他毅然回到了馬薩諸塞州，重新拿起了天文望遠鏡。始終對頭頂充滿未知的蒼穹充滿了嚮往的蘭利，憑藉頑強的毅力，通過自學獲得了淵博的天文學、物理學和航空學知識。1865年，他終於獲得了哈佛大學天文臺的助教職位，隨後調任美國海軍軍官學校教授。
1978年上映的講述萊特兄弟傳奇故事的電影《基蒂霍克之風》，影片也同樣讚揚了蘭利的先驅性貢獻（網絡圖）
兩年後，蘭利出任阿勒格尼（Allegheny）天文臺首任臺長，同時擔任西賓夕法尼亞大學（現匹茲堡大學）的天文學教授。在一位名叫威廉·肖的匹茲堡商人資助下，蘭利得以對天文臺的設備進行更新，併購置了新型望遠鏡。正是在這臺望遠鏡的幫助下，他利用所觀測的天文數據，設計出一套精確的時間標準，即著名的阿勒格尼時間系統（注二）。
阿勒格尼天文臺是世界著名的天文觀測機構之一，蘭利在天文學上的成就多數都是在這裡完成的（網絡圖）
要說蘭利在物理學上的貢獻，那就不得不提他發明的測輻射熱計了。這種儀器是他為了精準測量微量的熱而發明的，它的靈敏度達到十萬分之一攝氏度。蘭利用自己發明的儀器，對光譜可見波段和紅外波段的太陽輻射強度進行了詳細測定，並首次將人類對太陽光譜的認知延展到了遠紅外區。測輻射熱計不僅為地球太陽能輻射量的測量奠定了基礎，同時也可安裝於高空氣球上以避開大氣的影響，從而進行天文觀測。如今蘭利早已成為了物理學中的單位，人們為了紀念他在輻射測量方面的傑出成就，將每平方釐米1卡路里的輻射單位稱為1蘭利。
1881年蘭利發表論文公佈了他所發明的測輻射熱計，這幅圖便是該篇著名論文中給出的測輻射熱計結構圖（來源於蘭利的論文）
年過半百投身航空，無人飛機初獲成功
蘭利憑藉天文學上的成就而聲名鵲起，先後獲得了多個天體物理學獎項，但在五十多歲時他卻決然地選擇了投身航空。曾有人不解地問他：“蘭利先生，您是從什麼時候開始對飛行感興趣的呢？”“從我記事的那一刻起。”蘭利舉目天宇，斬釘截鐵地回答道。他先後開展了一系列以不同速度在空氣中運動時飛機升力和阻力的試驗，對空氣動力學原理進行了深入研究，第一次解釋了鳥類在空氣中滑翔的原理。蘭利還總結了傾斜平板的升力規律，提出了至今仍被學界沿用的升力計算公式。
1887年，蘭利建造了一個旋轉臂用於模擬風洞，並研製出更為龐大的飛機模型，這種飛機模型採用了微型蒸汽機進行驅動。他將一個1磅（約0.45千克）重的銅片通過彈簧固定在旋轉臂上，他發現當銅片在空中保持懸浮時，彈簧的伸長量不足1盎司（約36微米），這使他意識到持續的動力飛行是可行的。幾年後，蘭利總結了數年間的研究成果，寫成了《空氣動力學試驗》一書，這本書隨後成為了重要的航空基礎理論著作。
如今匹茲堡大學的展廳裡依舊陳列著蘭利的6號無人機模型（網絡圖）
從天文學轉向航空事業的蘭利，靠著勤奮鑽研的精神和頑強不懈的努力，在很短時間內便取得了同樣豐碩的成果，然而這些成果都還停留在對飛行理論進行探討的層面。蘭利顯然並不滿足，他並不僅僅想知道人類能不能飛，他迫切地想解決人類如何飛的問題。他立刻馬不停蹄地著手建造飛機，他的目標只有一個：讓人可以像鳥兒一樣自由地翱翔天際。經過不斷的試驗和改進，1896年5月6日，蘭利終於在華盛頓附近的波托馬克河上迎來了成功。他的5號無人飛機模型從船上彈射起飛，在空中飛行了約1200米。這次的成功飛行將以往重於空氣的飛行器的飛行距離提高了十倍以上，證明了重於空氣的飛行器是可以獲得足夠的升力並實現持續穩定的飛行的，被認為是航空史上重於空氣的飛行器進行的第一次持續動力飛行。半年後，蘭利的6號無人模型機更是進一步將飛行距離提高到了1500米。
1896年5月6日，蘭利在波托馬克河上試飛的5號無人飛機模型（網絡圖)
暮年折戟，終留遺憾
兩年後，美國和西班牙為爭奪殖民地而發起戰爭，美國陸軍部和史密松協會開始對蘭利進行資助，以期能夠研製出載人飛機。最初蘭利和助手查爾斯·馬修·曼利（Charles Matthews Manly）只進行飛機的總體設計和建造，而內燃機部分則委託給了製造商。然而當製造商將產品交到蘭利手上時，蘭利卻皺起眉直搖頭，他略感失望地對一旁的曼利說：“這根本無法滿足飛機對動力和重量的要求！”作為一名優秀的機械師，曼利自信地告訴蘭利：“蘭利先生，我想我可以試試。”最終，曼利果然不負所望，成功解決了內燃機的設計與製造問題。曼利所設計的內燃機功率（約36.8kW）遠大於萊特兄弟首架飛機所用的內燃機功率（約8.8kW），這讓蘭利大為欣慰。這一動力裝置性能的提升也為其後航空史上動力持續飛行的發展做出了巨大貢獻。
曼利（左）和蘭利（右）（網絡圖）
解決了最為關鍵的動力問題後，在蘭利和曼利的反覆嘗試之下，他們終於製造出了載人飛機。這架飛機具有前後串置的兩對機翼，並擁有可以實現俯仰和偏航控制的尾翼，通過調整機翼間的二面角，使飛機基本保持水平飛行。縱然如此，這架飛機卻有著致命的缺陷，它只能在沒有大風的環境下飛行，而且需要彈射器輔助其起飛。更為糟糕的是，由於沒有起落架，在飛行結束後飛機只能降落在波托馬克河中，這就使得飛行員的安全難以得到保證，而每完成一次飛行試驗後都要對飛機進行大規模的維修。1903年，在經歷了兩次嚴重的墜機事故後，日漸年邁的蘭利不得不終止了自己研製載人飛機的計劃。此後的波托馬克河邊，人們再也看不到那個懷揣著飛行夢想的垂垂老者了，黃昏下的河水拍打著堤岸，似乎在懷念曾經不時響起的轟鳴聲。
1903年的波托馬克河上，蘭利設計的載人飛機安裝在船上的發射架上等待發射（網絡圖）
1903年10月7日，蘭利的載人飛機剛一發射便一頭栽入河中（網絡圖）
當得知政府花費巨資支持的項目無果而終時，批評的聲浪紛至沓來。美國著名的天文學家、數學家西蒙·紐科姆（Simon Newcomb）曾說：“靠比空氣重的機械飛行，即使並非絕對不可能，至少也是不現實的。”當時《紐約時報》的一篇文章對蘭利的譏諷則更為尖刻，其中這樣寫道：“我們不希望蘭利教授再耗費時間和金錢了，飛機的試驗，是個偽科學。”在指責蘭利將公眾的錢白白扔到河裡的同時，這篇文章還叫囂，即使再過一千年，人類也飛不起來。然而諷刺的是，在這篇文章發表僅9天之後，萊特兄弟便第一次實現了載人飛行，而他們所依據的正是蘭利的飛行理論。那一刻的蘭利，或許也有“雪滿山城鴉去盡，獨留老鶴守殘梅”的喟嘆吧。
1914年柯蒂斯對蘭利的最後一架載人飛機進行了改進，併成功飛上藍天（網絡圖）
三年後蘭利在南卡羅來納州去世，他終生未娶，將寶貴的一生都奉獻給了人類認知蒼穹和追尋飛行的征程上。儘管蘭利並未實現載人飛行的夙願，但他提出的飛行理論是毋庸置疑的，他在飛機設計方面的探索也給後來者提供了寶貴的經驗和啟迪。失敗者同樣獲得了人們的尊敬，如今蘭利的名字依舊在美國國家航空航天局蘭利研究中心大放異彩！
美國國家航空航天局蘭利研究中心外景（來源於蘭利研究中心官網）
人物小檔案：
塞繆爾·皮爾龐特·蘭利（1834.08.22 - 1906.02.27），美國著名天文學家、物理學家和航空領域先驅。畢業於波士頓英文高中，憑藉自學獲得淵博的天文學、物理學和航空學知識，先後在哈佛大學天文臺、美國海軍軍官學校和西賓夕法尼亞大學任教。設計了著名的阿勒格尼時間系統，併發明瞭測輻射熱計，對天體物理學做出了突出貢獻。晚年投身於航空事業，第一次解釋了鳥類在空氣中滑翔的原理，總結了傾斜平板的升力規律，為後來人類實現動力飛行奠定了重要的理論基礎。
注一：
月海，即用肉眼遙望月球時所看到的黑暗色斑塊，其實是月球表面比較低窪的平原，並不含水。目前人類已經確定的月海共有22個，其中絕大多數分佈在月球正對地球的一面
注二：
阿勒格尼時間系統（Allegheny Time System），蘭利根據天文觀測結果提出的一套精確的時間標準。這套時間標準採用了時區的概念，1868年開始由阿勒格尼天文臺進行播報，最初僅在阿勒格尼城的商業和賓夕法尼亞州的鐵路業試用，後來被美國和加拿大的所有鐵路業採用。在此之前，北美的每條鐵路都有獨自的計時方式，並無統一的計時標準，在時間管理上較為混亂。
參考資料詳目：
1. 《空天飛行導論》，（美）John D. Anderson著，國防工業出版社2014年版
2. 《威爾遜講大科學家：世界著名科學家的生活和發明》，（美）Grove Wilson著，新世界出版社2011年版
