火箭、航天飞机、宇宙飞船等可以在外太空的真空环境中自主飞行,如今看似一个常识性的问题。其实从该理论提出到现在才100多年时间,初期还经历了很多非议。连19世纪著名的科幻小说作家儒勒·凡尔纳,在想象登陆月球的场景也是采用了用大炮发射飞船,靠惯性飞往月球的手法。
因为对此质疑的人太多,包括很多当时的主流科学家。以至于连19世纪著名的科幻小说作家儒勒·凡尔纳,在想象人类登陆月球的场景时,也是采用了用大炮发射飞船,靠惯性飞往月球的手法。可见他也对真空自主动力飞行缺乏信心,而此时牛顿定律已诞生近200年并得到广泛传播与认同。
不过当时的人们按照生活常识,对于牛顿第三定律的理解,必须要存在受力介质才能提供反作用力,就如同大力士不能举起自己的悖论一样。在没有任何受力介质的宇宙真空中,飞行器只能凭惯性滑行或受星球引力摆布,无法自主飞行。因此当1920年,美国科学家哥达德第一次进行大气层火箭实验并发布其真空飞行理论时,即遭到了当时主流科学界及社会人士的猛烈抨击和嘲讽,评论认为:“他不知道作用与反作用的关系,不了解需要有一种比真空更好的东西作为反作用对象”
而真正让人们认清真理的是战争,V-2火箭是第二次世界大战时德国研制的弹道导弹。它是第一种超声速火箭,为现代航天运载火箭和远程导弹的先驱。推进剂为酒精和液氧,有效载荷为约 907 公斤的烈性炸药,水平射程为321公里,最大高度通常可达96公里。冯·布劳恩博士带领下的团队于1936年开始研制,到二战末期的1944年才应用于实战。虽然是一款残酷的杀人武器,但它第一次证实了火箭真空飞行的可行性。
目前公认的火箭理论三大先驱者分别是:前苏联的康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基、美国的罗伯特·哥达德和德国的赫尔曼·奥伯特,他们之间有互相支持的经历,可以说是掌握真理的少数派。不过现在我们通常使用反冲原理来解释这个问题,火箭在自由空间连续喷射高速气流时,喷出的气体具有很大的动量,由动量守恒定律可知,火箭此时合外力为零,获得相等的向前的动量。即使喷出的气流相对于地面的速度方向与火箭的运动相同,只要有速度差,火箭仍能向前加速。
到今天火箭技术仍然承袭着前辈们的理论,只是燃料、控制水平与规格大幅增强而已,不过也仅达到儒勒·凡尔纳登陆月球的想象水准范围之内。
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