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第2章 征服太空之梦与早期尝试(2)

《圣经》中的天使们都生有一双翅膀,凭借这副翅膀,天使们能天上、人间自由来往。是否具有飞行能力成为天使与凡人最根本的区别。可见,在古代无论是中国还是外国,对翼的崇拜及依靠翅膀来飞行的想法都是一致的。依靠翅膀来飞行的神话传说,在全世界许多民族中都来回地传播着。人类受鸟类飞行的启示,首先想到借助翅膀来飞行。但是,从带翅膀的人到研制成带翼的飞行器飞上天空经历了一个艰难、曲折、漫长的过程。

马克思曾说:“任何神话都是用想象和借助想象以征服自然力,支配自然力,把自然力加以形象化。”人类实现在天空飞行的愿望,征服太空的历史,正是从神话开始的。

知识点火药

火药是中国古代的四大发明之一,它不但体现了中国古代劳动人民的智慧,也为世界文明的进程,尤其是在军事及后来的航天领域,做出了突出的贡献。火药的发明得益于中国古代的炼丹术。火药之所以称之为“药”,就是因为这种黑色或褐色的粉末在最初的时候是被当做药来服用的。

火药是由硝酸钾、木炭和硫黄按一定比例混合而成,最初均制成粉末状,以后一般制成大小不同的颗粒状,可供不同用途之需,在采用无烟火药以前,我国发明的火药(又称黑火药)一直用作唯一的军用发射药。

古人尝试飞行的努力

从古到今,人类一直在梦想有朝一日能飞上天空,像鸟儿一样自由地飞翔。古人们对鸟儿具有的这种天生而神奇的本领非常迷惑,以为人类也一定能学会飞翔,于是,古人们便做了许多在我们今天看来十分可笑的事情。

人类对鸟的崇拜,体现在古今中外许许多多的神话故事之中。在我国的古代,人们就塑造出了天马的形象,它的两边长着像鹰一样雄健的翅膀。古希腊的太阳神,也被描绘成头戴翼帽、脚蹬飞鞋的样子。除此之外,还有很多诸如《天方夜谭》中飞毯的传说。

不过人类并没有停留在幻想上,有不少令人看起来是愚人的先驱,做出了不计其数的惊人尝试。

1900多年以前,我国西汉的一位“飞行家”,在当时的国都长安举行了一次飞行表演。这个人用大鸟身上的羽毛做成翅膀,据说飞行了数百步远。

不过也有人并没有这么幸运。一个名叫约翰·达米安的青年人,用鸡的羽毛做成了一个像鸟一样的翅膀,他希望用这副有趣的翅膀从苏格兰飞到法国。有那么一天,他信心十足地站在苏格兰的斯特林城堡的高墙上,展开翅膀,扇动着跳了下去……

奇迹没有产生,结果是他坠地了,并摔断了大腿骨。尤其可笑的是,他并不认为他的这种行为是愚蠢的,却将飞行失败归咎于没有使用老鹰的羽毛做翅膀。因为他认为鸡属于不会飞行的地面禽类。

17世纪时,一位土耳其人自制了一副飞翼,从高楼上跳下。据说很幸运地飞行了好几千米远。

同样是另一位土耳其人,却没用飞翼。他穿上一件宽大的斗篷,里面用硬枝条撑着,希望能像蝙蝠一样飞行。飞行中,斗篷内的一根枝条折断了,斗篷无法撑开,他便坠地而亡了。

现代的扑翼飞机

有的人认为双臂没有劲,靠双臂扇动翅膀是飞不上天的。于是,便有人用双腿绑上翅膀,用脚蹬着试图飞行。

意大利文艺复兴时期的著名艺术家达·芬奇,对鸟类和蝙蝠的飞行进行了观察和研究,设计出了一种用脚蹬来扑动翅膀的扑翼飞机,然而也没有成功。

为什么人类即使有了像鸟一样的翅膀,还无法飞行呢?道理很简单,人类没有鸟类那样发达的胸部肌肉、那样快的心脏跳动和新陈代谢功能,也没有像鸟儿一样光滑的流线型体躯。

一只鸽子大约340克,所发出的飞行功率为18.8瓦,相当于每千克体重发出55.1瓦,它的胸肌约占体重的五分之一。而人类最好的运动员能发出的功率为367.5瓦,按70千克体重计算,每千克体重不过5.3瓦,不到鸽子的十分之一。如果人想仅仅凭借自身的力量飞行,还需要长15千克的胸肌和臂肌,胸部的骨头也要向外突出1米才行。

另外,人类的心脏相比鸟类要弱一些。人的心脏仅仅占整个体重的0.5%,而鹫鸟的心脏却占8%之多。可以做许多飞行特技的小蜂鸟,心脏竟占整个体重的22%。

由此,人们可以得出结论:人是无法靠自己的力量作扑翼飞行的。

这里仅仅讲述了一小部分古代飞行先驱的故事,今天当我们看到这些,或许会嘲笑他们多么的傻,多么的无知。实际上,在他们生活的时代里,他们中的许多人是那个时代学识最渊博的人,正是因为有了这些勇敢的先驱者,才有了我们人类今天飞行事业的成功。

知识点扑翼机

扑翼机,又称振翼机,就是机翼能像鸟和昆虫的翅膀那样上下扑动,且重于空气的一种航空器。设想中,扑动机翼不仅产生升力,还产生向前的推动力。从古至今已经有很多人在这方面做了尝试。现代人设计的扑翼机翅膀是用各种合成材料做的,古代人的扑翼机“机翼”却是用地道的鸟禽羽毛做的,而“机身”就是活生生的人。

到目前为止,已经出现过很多种扑翼机的设计方案了,但由于控制技术、材料和结构方面的问题一直未能解决,扑翼机仍停留在模型制作和设想阶段。有趣的是,无意插柳柳成荫,扑翼机没有成功,人们用人力作扑翼飞行试验时,却派生了另外一种飞行器——滑翔机。

借助风力上天的风筝

秋高气爽的日子里,北京天安门广场的上空各式各样的风筝随风飘弋。你可知道风筝这一古老的民间玩具是利用风产生足够的升力而上天的?实际上,风筝飞上天的原理与滑翔机是差不多的,只是风筝被地面的人由线拉着,而滑翔机是由人在上面控制着随风滑翔而已。

风筝起源于我国汉代,那时常被用来发出信号,传达情报。公元前200年的时候,汉高祖刘邦手下的大将韩信将军,就曾用风筝来测量离敌人营寨的距离。后来,在14世纪的时候,风筝传到了西方,风筝也成了小孩玩耍的玩具。

中国的风筝通常是长方形的,后面带着飘穗,传到西方以后就变成了各式各样的形状。现代的风筝更是五花八门,有长龙形状的,有蜈蚣形状的,但无论如何,它们都是由一些平面形状组成的,正是这些平面形状的部件,产生了使风筝上天的升力。

风筝19世纪以前,人们一直没有意识到风筝是一种可以载人的飞行器,一直把它当做小孩的玩具。在欧洲,有一位教师制作了一个大型的拱顶风筝,用它拖着一辆马车飞快地奔驰。到了1804年,一位英国人利用风筝作为机翼,制成了第一架滑翔机,不过要靠绳子牵引着才能起飞。滑翔机,顾名思义,就是指利用天空中上升的暖气流在天空滑翔的飞行器,它不能靠自己的力量起飞和飞行,只能由其他东西(比如汽车或马车)牵拉着才能起飞,然后利用各种气流上升、下降和滑翔。

不过飞机的出现,并没有使风筝消失,它除了继续作为人们的玩具外,还可以用于其他的目的。当船遇到了危险,人们就放出风筝,以示报警。气象学家把风筝做成风箱似的,利用它把气象仪器送上几千米高的空中。在第二次世界大战时,德国的潜水艇曾用风筝载人,放到相当高的空中,以观察敌方的船队。

在和平时期,风筝也成了大人们的玩具,他们把钓鱼绳系在风筝上,然后把风筝放起来,这样可以把钓鱼绳放到老远的地方,钓到一些大鱼,甚至让风筝拖着滑水。

实现人类飞行梦的热气球

在古代,人们更多地注意观察飞鸟,并希望能模仿鸟儿那样飞翔。因而,利用特殊的物质来克服地球引力的想法出现得很晚。

实际上,这种奇特的物质就在人们司空见惯的许多现象中隐藏着,等待着具有丰富想象力的人来发现它。在热气球还未问世的时候,谁也没有对火山喷发和森林火灾产生的热气和烟尘不断上升这两种十分平常的现象进行过思考,提出过问题:为何热气和烟尘会直接上升而将尘埃带到高空去呢?

人总归是聪明的。公元前3世纪的时候,古希腊的科学家阿基米德在洗澡时,从澡盆溢出水这一平常的现象中发现了真理,发现了浮力,解释了物质可以在水中漂浮的现象。我们知道的古代神童的故事——曹冲称象,就是不自觉地利用了阿基米德定律。此后,很长一段时间,没有人将这一原理用到空气或气体之中。

直到18世纪,法国的一位普普通通的造纸工人约瑟夫·蒙特哥菲尔,成了发现这一科学真理的有心人。有一年的冬天,他下班回家,坐在壁炉前烤火。忽然间,他开始琢磨起来:为什么烟和许多的烟尘会自动地沿着烟囱消散出去呢?是什么力量使它们上升的呢?他进一步设想:能否将带动这些尘埃的热气体收集起来,把人和物提升起来呢?

为满足这一好奇心,他马上用丝绸做了一个口袋,在口袋的下面点燃了一把火,将袋内的空气加热,眼见着口袋鼓了起来。使他更惊奇的是装着热空气的口袋竟然飞了起来,飞到了房屋的天花板上。

他又做了一次更大的实验:用丝绸做了一个大口袋,在室外加热,大口袋上升了20多米高才因热空气冷却而掉下来。

热气球1783年6月5日,他的热气球第一次升空,上升高度约为1800米,10分钟后降落,飘移了约2000米的距离。法国学术协会曾邀请他到巴黎去表演。此后又经过多次研究和改进,到1783年9月19日,约瑟夫·蒙特哥菲尔决心表演载“乘客”的飞行。这一天,观众有10万多人,法国国王路易十六和玛丽皇后也亲临御览。这只热气球直径约12米,是用轻质纱和纸做成的。气球下面吊挂的笼子里载着一只羊、一只鸭和一只公鸡。这只热气球飞到500米的空中,8分钟后在3000米以外降落。3个“乘客”落地后神气昂扬,看来毫无损伤。于是,约瑟夫·蒙特哥菲尔兴高采烈地宣布,下一次试验所载的乘客,将是活生生的人。

国王考虑这种试验危险性太大,想让已被判处死刑的囚犯来充当乘客,并声称,有愿意乘坐气球试验者,成功后即恢复他们的自由。当时,一位勇敢的法国青年罗齐尔挺身而出,向国王禀道:“不能把人类第一次升空的荣誉给一名罪犯,我本人愿充当乘客,即使死去也在所不惜。”这位青年在巴黎也有点名气,他有一项当时被认为是惊人的杂技表演,就是他先吸一口氢气,含在口中,然后趁吐出之际,用一支雪茄把它点燃。罗齐尔又找到他的一位朋友阿兰德斯,两人决心同去冒险。国王鉴于两位青年的热情,终于同意他们两人乘热气球升空。

这个人类历史上第一次载人的气球,上下长约24米,球体中间最宽处直径约15米,呈椭圆形。气球下方悬一金属火盆,环绕火盆的则是用柳条编的载乘客的吊篮,乘客坐在吊篮里,能不断向盆中添加燃料。

1783年11月21日,人类第一个载人气球升空,这一惊人之举轰动了当时的巴黎,一时间十室九空,途为之塞,人们一齐拥向邦龙试验场。只见一只黄蓝两色的巨大气球悬挂于两桅之间,下面正燃着熊熊烈火。下午1时45分,路易十六的攻城大炮一声巨响,立在气球下的蒙哥菲尔兄弟挥舞大刀砍断缆索,气球向空中飘去。

根据记载,这一气球在空中飞行了25分钟,飞行高度约900米,最后在巴黎近郊一块麦地里安全降落。罗齐尔和阿兰德斯两人从塌缩的球囊下爬出,毫无损伤,两人彼此握手,互相道贺终于又活着回来了。路易十六为表彰两兄弟的功绩,特授予他们圣米歇尔勋章。

后来没多久,一位法国科学院的教授发现,用氢气充满气球升空比热气球更安全,并乘氢气球横跨了巴黎城。此后不到1年,就有人乘氢气球飞越了英吉利海峡,从法国飞到了英国。

气球问世了,但大多数的人并不知道气球究竟有何用。有人问在法国访问的美国科学家本杰明·富兰克林,他很风趣地回答说:“刚生下来的婴儿有什么用?”

后来发生的许多事情,都证明气球有许许多多的用途。

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