赫尔曼·奥伯特像

晚于戈达德12年的赫尔曼·奥伯特于1894年6月25日出生于特兰西瓦亚，该地当时属奥匈帝国，现在位于罗马尼亚境内。在他12岁的时候，就因凡尔纳的《从地球到月球》的影响而迷上了星际旅行。1913年他到慕尼黑学医学，但第一次世界大战中断了他的学业。

第一颗人造卫星

从1919年开始，奥伯特认真钻研物理，他阅读了所有他能找到的关于火箭和宇宙航行的著作，其中包括齐奥尔科夫斯基的著作。1922年他向海德堡大学提交了题为《飞往星际空间的火箭》的论文。虽然有粗糙的科学数据来显示其可能性，但论文被断定是不切实际的。

从1924年到1938年，奥伯特在特兰西瓦亚的一所中学里教数学和物理。但他对火箭的兴趣没有丝毫减退。当时有一部电影《月宫女郎》需要一架火箭，为此导演找到奥伯特，希望他能制作一个。虽然这个计划最终没有完成，但它却激发起了一批天才人物的想象力。1927年，一批热情的支持者成立了星际航行协会。

奥伯特的工作虽然他没有直接参与发展后来的a-4火箭发动机，也就是著名的v-2火箭，但a-4火箭却完全是以他的理论框架为基础的。战后，奥伯特留在德国，并回到他的家乡住了一段时间。1951年，他离开德国到美国与布劳恩合作，共同为美国空间规划努力。这期间他写了两本书，一本是对十年内火箭发展的可能性做展望，另一本谈到了人类登月往返的可能性。1960年奥伯特退休后回到德国，大部分时间用来思考哲学问题，这也许是许多德国科学家的习惯。奥伯特于1989年12月去世，享年95岁。

奥伯特的主要贡献是理论上的，他建立了下列条件之间的理论关系：燃料消耗、燃气消耗速度、火箭速度、发射阶段重力作用、飞行延续时间和飞行距离等。这些关系对于火箭的设计是最基本的因素。更多地作为一个理论家，而不是一个实验家，奥伯特影响了整整一代工程师。作为航天事业的奠基人之一，他受到的称赞是当之无愧的。

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进入太空（图）

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该图是阿波罗13号飞行时所拍月球表面的齐奥尔科夫斯基月坑

地球夜间的景象

伴随着戈达德博士液体火箭的升空，人类揭开了航天时代的序幕。20世纪20～30年代在航天先驱的影响和激励下，欧美等许多国家自发成立了有关火箭研究和太空飞行的研究协会或相关组织。这些火箭协会和研究组织在成立的初期，基本上都没有得到官方的资助和支持，但他们仍在极端困难的条件下，进行了大量的火箭研制和航天学理论的发展工作，为液体火箭的发展做出了很大贡献。在航天学基本理论建立直至二战中德国液体火箭技术高峰这一段时间这些组织起到了重要的承上启下作用。

德国星际航行协会

1927年，一批热情的支持者成立了宇航协会。协会在布雷斯劳的一家啤酒店里召开了具有历史意义的第一次会议。会议的宗旨是要开展震惊世界的火箭研制工作，而协会本身则成了培养打开宇宙大门的人才的基地。协会人才济济，第一任会长是谦虚诚恳的温克勒，还有克里斯·里迪尔。年轻的天才冯·布劳恩在其18岁的时候也加入了该协会。宇航协会的成员们在设备十分简陋的情况下开始了他们的火箭研究工作。早期的试验很粗糙，也带有一定的危险性。冯·布劳恩曾对他们早期的一次发射有所描述：“里迪尔担当了这个颇有危险的任务，即把泡在水桶中的小喷管点燃。在火箭的冲力达不到的地方设置了一个挡板，里迪尔需要把一块浸过汽油点燃后的布片扔到喷着气体的锥形喷管上去。接着在发动机发出震耳的怒吼声前，就迅速隐蔽在挡板之后。这需要相当的敏捷，但是对于里迪尔这样一位超过196磅的大个子来说，他当时表现出的敏捷简直是奇迹。”

火箭发射成功也是一个奇迹。1930年8月，奥伯特成功地运转了他的锥形喷管发动机。此后，协会致力于建造一枚最小型火箭，它被称为“米拉克”。米拉克并没人满意，协会会员于是设计了一系列“推力器式”火箭。1931年5月，推力器式火箭试飞成功。火箭升高61米，飞行距离为610米。

尽管获得这些成功，宇航协会的火箭飞行场却面临被关闭的危险。当时的德国陷入经济萧条，协会成员的境遇也一落千丈。能使火箭研究得以继续的惟一出路就是依靠军方的雄厚资本和独到条件，而陆军当局出于战争上的考虑对火箭表现出相当的兴趣。从此，火箭研究逐步转于陆军控制之下，而宇航协会也就逐渐瓦解了。

德国星际航行协会所作的大量基础工作及所造就的火箭专家最终对德国战时火箭研制做出了巨大的贡献，使得战时德国的火箭研究和远程火箭技术达到了第二次世界大战结束前的世界最高水平。

第一次世界大战后德国作为战败国，由于《凡尔赛和约》的限制不能大规模发展作战飞机、坦克、大炮和机枪等军事装备，尤其对陆军装备的限制更加严格，这就促使德国军队寻找新的武器系统而又不受和约条款的限制，因此早在二十年代德国陆军就开始筹建官方的火箭研制组织，抽调专人研究火箭的未来发展潜力和用于战争的可能性。由于有了政府的支持，这就有了其它国家无法比拟的优越性，同时，德国陆军多方寻求研究人员，从研究机构调集技术骨干，最终促成德国火箭技术的飞速发展。

在陆军炮兵局卡尔·贝克尔少将的主要支持下，1930年陆军部召开了正式的火箭武器研制会议，标志着德国官方军事火箭计划的开始。在负责火箭具体研究工作的多恩伯格上尉的努力下，德国星际航行协会的一批研究人员，如冯·布劳恩、鲁道夫·内贝尔、克劳斯·里德尔、瓦尔特·里德尔等也加入了该计划，最终于1932年底组成了由多恩伯格、冯·布劳恩、瓦尔特·里德尔和海因里希·格鲁诺所领导的火箭研究小组，并于1936年至1938年建立了著名的佩内明德火箭基地。该研究小组成立后，设计或生产了“集合体”系列火箭(a-1~a-12)，其中a-4即二战末期德国所使用的v-2导弹。

导弹与火箭的区别：我们平常所说的火箭是指以火箭发动机为动力的飞行器，而导弹则是指带有战斗部(如各种弹头)的可控制火箭。

“我们证明了利用火箭原理进行太空飞行是切实可行的，这在科学技术史上有着决定性的意义。除了陆地、海洋和空中交通外，现在还可以加上无限广阔的宇宙空间作为未来洲际航行的一个中介。这是宇宙航行新纪元的曙光。”

——1942年10月3日多恩伯格在a-4火箭发射成功庆祝酒会上的演讲

在研究a系列火箭的过程中，冯·布劳恩等人以科学家的态度同时在进行着认真的太空探索，他们利用军队的拨款，进行了大量的空间飞行尝试。在二战后期冯·布劳恩、多恩伯格等人曾制定了有关载人宇宙飞船的机密计划——“小组计划”即a-9和a-10计划，在该计划中不仅希望设计大型的洲际弹道导弹，而且探索了载人飞行运载工具的问题。这些专家还设计了航天运载火箭，他们曾经设想在a-9基础上，加装一个大型火箭，从而使火箭达到3级推进，估计就可以将一个驾驶员舱送入轨道。虽然这些设想由于战争的变化都不可能得到实现，但已经为航天技术提供了一种可行的方案。

二战后西方各国由于看到v-2导弹在战争中的威力，因此不同程度的开展了洲际导弹的研究计划，尤其美苏两国出于各自利益需要，在导弹和航天领域展开了激烈的竞争。

苏联战前的火箭技术在各方面已经有了重大突破，拥有一批火箭专家，这就为战后苏联火箭、导弹和航天技术的发展奠定了良好的基础。同时由于“冷战”格局的逐渐形成，苏联所制定的战略思想中对当时各项具有军事意义的新技术，包括火箭技术给予了高度的重视。为了发展核威慑力量，苏联制定了发展洲际弹道导弹的计划，通过对德国v-2导弹的研究和仿制，苏联开始研究设计自己的洲际导弹，最终于1957年8月21日成功的发射了p-7(p为俄文“胜利者”第一个字母)洲际导弹。因为洲际导弹的出现在很大程度上要依赖于火箭技术的发展，所以它的成功在客观上也为发展航天事业直接或间接的奠定了重要的技术基础。接着由科罗廖夫为主的研究小组为了发射人造卫星并达到第一宇宙速度，对p-7导弹进行改进，研制成功了斯普特尼克(sputnik)号运载火箭。1957年10月4日晚，这枚火箭携带着世界上第一颗人造地球卫星斯普特尼克l号(cn-1)在苏联的拜科努尔航天发射场发射成功，标志着人类航天时代的真正到来。

当年苏联第一颗人造卫星发射的主要目的是进行洲际弹道导弹发射试验。这次洲际导弹发射试验失败，可在太空中却丢下一个83千克的小玩意。这个小玩意在轨运行了92天，给苏联带来了无比的荣耀。

人造地球卫星是环绕地球在空间轨道上运行的无人航天器，简称人造卫星或卫星。通信及广播卫星、对地观测卫星和导航定位卫星，都是开发相对于地面的高位置空间资源的航天器，这类航天器一般又称为应用卫星。应用卫星是直接为国民经济、军事和文化教育等服务的人造卫星，是当今世界上发射最多、应用最广泛的航天器。

在苏联开展战略导弹、运载火箭和人造卫星计划这一期间，美国同样在进行着航天技术的探索，国防部、陆海空三军以及一些科学机构开展了多项导弹、火箭及卫星计划，先后就人造卫星的运载火箭研制的可能性和潜在的科学技术及军事价值进行了广泛的研究和讨论。但一方面由于美国政府及军事机构在发展战略武器思想上的错误，致使人造卫星和运载火箭研究长期没有进入实质性阶段；另一方面由于各计划的开展都是在不同的部门或部门间开展的，没有一个高度统一的部门负责，造成人才、资金、设备等资源的分散和浪费，所以美国在运载火箭及人造卫星的发展中落后于苏联。直至1958年1月31日，才在卡纳维拉尔角，由丘比特-1号火箭将探险者-1号卫星送入太空。美苏运载火箭、人造卫星技术的发展虽然是两国军备竞赛下的产物，但在人类的历史长河中，他们在航天领域所取得的每一项进展作为世界科技文化的一部分同样也是对人类历史的贡献，谱写了世界航天史的新篇章。继美苏成功的发射了第一颗人造卫星后，其它一些国家也开始根据自己的国情制定各自的航天发展计划，并取得了极大的成功。航天技术也由最初的军事目的逐渐转向民用，各国相继发展了包括通信卫星、气象卫星、资源卫星等应用卫星，并相应的改进、发展了运载火箭，提高它的可靠性和运载能力。正因为这些航天技术的出现，使我们的社会文化和生活发生了革命性的变化，也看到实现千百年以来的梦想——载人太空飞行的可能，随着新技术的出现，我们最终实现了这个梦想，在宇宙中飘舞起我们的长袖。

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*2.划破长空

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我们可能很少去思考火箭为什么以垂直的方式发射？只是认为到它就应该是这样，因为从古到今就是这样发射火箭的，把它作为一种事实接受了下来，而且它是向宇宙中发射的。但实际上采用垂直方式发射是考虑到很多因素的……

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载人航天系统的组成

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虽然20世纪50年代美苏相继将人造卫星送入了太空，开始了对太空、星体的探索研究工作，但这仅仅是对太空间接的接触，人类最终的梦想是有一天可以自由的在太空中或其它星球上活动，而只通过显示屏幕或机械臂去生硬的感受太空是永远达不到这个目标的。对太空这一继陆地、海洋、大气层之后的又一活动领域，要完全的认识它，需要人类直接的进入太空，利用自己的眼睛、耳朵、大脑、四肢去直接的探索。

既然人要进入太空进行科学研究、资源开发，那么首要问题就是人类如何进入太空？在太空中如何进行这些研究工作？你会看到这些都要借助于载人航天来实现。这一章将介绍载人航天技术的含义、载人航天系统的组成、分类以及载人航天器的轨道动力学问题。

载人航天技术

太空中的环境与我们现在所生活的环境是截然不同的，由于没有了地球引力、大气的存在，再加上太空的环境极其恶劣，如果没有一套系统的支持，那么人类是不可能在太空中生存的。因此世界各国都在积极的开展载人航天活动，发展载人航天技术，而载人航天技术最集中的体现就是载人航天系统。

载人航天系统