星际航行的新阶段

正当全世界的人民满怀着信心和希望进入新的一年的时候，传来了人类征服宇宙历史上新的伟大胜利的消息。1月2日那天晚上，从苏联发射了一支多级火箭，这支多级火箭的最后一级，在燃料用完以后余重1427公斤，获得了每利11．2公里以上的速度。这支宇宙火箭在发射后34小时之内就到达月球区域，利用它所携带的自动式的科学测量仪器，对月球进行了探索，通过无线电发报机把结果传到地球上来，并且，在这项任务完成以后，进一步完全脱离了地球和月球的吸引力，在1月7日进入了它的新的经常性轨道，变成了一个环绕太阳运行的行星。世界上第一个人造行星就此诞生了。如果说，1957年10月4日发射的第一个人造地球卫星开始了星际航行的新纪元，那末宇宙火箭的发射，又把人类带进了星际航行的一个更新、更高的阶段。

发射宇宙火箭需要怎样的科学技术？

大家知道，苏联发射人造地球卫星的办法是发射多级火箭。在多级火箭中，前一级火箭的任务就是靠自己的发动机工作产生推力，使得下几级火箭增加到一定的速度，它在完成自己任务后就自行脱落，让剩下来的火箭可以减轻负担，使速度更容易增加。最后一级火箭的有效载重就是人造卫星。现在发射宇宙火箭在原则上没有什么不同，但是由于需要达到第二宇宙速度（每秒11.2公里以上），因此多级火箭的级数就要更多一些，最后的一级火箭便是宇宙火箭，它所携带的科学观测仪器电源等就是最后有效载重。

可以想像，为要使一定的有效载重达到所期望的速度，火箭在地面上一开始发射时的总重量一定要比最后的有效载重大好多倍。因为其中一大部分是各级火箭使用的燃料（在工作过程中消耗掉）；还有前几级火箭的重量，（在工作过程中依次被抛弃掉）。起飞时总重量比最后有效载重的这个倍数，取决于所使用的燃料性能和火箭设计（火箭结构和发动机）。如果按照一般的科学技术标准，每增加一级火箭，总重量大约要增加前一级火箭重量的10倍。这也就是说，如果宇宙火箭是用四级火箭发射，则起飞时火箭总重应该是最后有效载重的10×10×10×10＝10000倍。这样，从宇宙火箭所载有效载重为361．3公斤来看，起飞时总重大约是4000吨的样子。而为了从地面把整个火箭朝上推动起来，一开始推力至少要6000－7000吨，这是有何等威力的发动机！

从苏联发射第一个人造卫星到发射宇宙火箭，在火箭科学技术上一定有重大的发展，可能上面的估计是显得太保守了。由于火箭技术的改进，为了发射宇宙火箭，可以设法把在一开始时的总重量减轻很多，但无论如何，起飞时火箭发动机的推力不会小于数百吨的规模。

发射宇宙火箭除了动力的要求之外，还有控制的要求。在发射的过程中，每一级火箭发动机在何时何处开始工作，何时何处停止工作，都需要按事先规定的安排进行，这只能依据很精密的自动测量控制设备，随时测量误差，随时纠正误差，最后，在宇宙火箭走上轨道时，能有事先确定的速度和位置，否则就会差以毫厘，失之千里。

发射火箭牵涉到的科学技术是很复杂和广泛的。我们很难一一例举。这些科学技术只有技术上最发达的国家才能做到。

苏联成功地发射了宇宙火箭的事实，再一次雄辩地证明，在科学技术成就方面，苏联已远远地把美国抛到后面了。社会主义在科学技术上赛过资本主义，这已不只是一个愿望而是铁的事实了。

为什么没有在月球上降落？

由于月球的质量只是地球的六分之一，所以它的引力要比地球的引力小得多。要设法在月球附近搞一个绕着月球转的人造月球卫星，只需要它具有每秒1．66公里的速度就足够了。要从月球表面冲出月球的引力范围，也仅需要有每秒2．34公里的速度。距离月球表面愈远，需要的速度也就愈小。

我们知道，这次发射的宇宙火箭，由于初始速度要比每秒11．2公里还高些，也就是说，在它克服地球的引力以后，还有余力前行，而在趋近月球的时候，（最靠近时达到离月球表面7500公里的样子）又有力量战胜月球对它的引力，因此月球就留不住这位不速之客，宇宙火箭就愈走愈远了。

也许，有些人会感到失望。他们问：难道降落在月球上不更好一些么？这是否是没有达到事先期望的结果？

我们知道，一个物体在宇宙空间相对于另一个物体运动的轨道，取决于它们之间的距离和它们的速度（包括大小和方向），而这些是在不断地变化着的。要使一个物体采取事先规定的轨道就必需要求它在一定地点具有一定的速度，只要稍有偏差，就会引起轨道的变化，有时还会是根本不相同的结果。举一个简单例子，美国在1958年10月也曾企图发射一个月球火箭，由于在速度上差了百分之二，结果导致完全失败。如果我们企图朝月球本身描准时，要注意到月球本身也是在运动着，那末，如果在宇宙火箭走上脱离地球的轨道时，时间上或者速度上稍有差错，就会影响到全局，因此，事先描准的要求是比较困难的。

当然，困难并不是没有办法解决的。如果最后一级火箭（宇宙火箭）的燃料并不完全用尽而是保留一部分，在趋近月球时，根据实际误差的情况，把火箭发动机重新开动，用调整喷气方向的办法纠正误差，这样就有可能达到目的。甚至可以用“刹车”（即反飞行方向喷气）的办法来降低速度，来实现人造月球卫星的要求。当然，怎样及时测量误差，怎样指挥发动机工作，都是很繁杂的科学技术问题，但在原则上是完全可以解决的。

根据公报，苏联宇宙火箭上并没有这样的设备，显然是本来就没有打算达到这样的目的。发射这支宇宙火箭的任务，是要达到第二宇宙速度，是到宇宙空间去。火箭所携带的科学仪器的任务就是要研究空间、特别是月球附近区域的宇宙空间的特点。火箭完全按照预先计算那样进入了轨道。火箭接近月球的程度，恰好足以获得关于月球磁场及其放射性的最丰富的材料，这将大大有助于我们对月球本身结构的了解。另外，宇宙火箭还从事于宇宙线、太阳微粒幅射和流星粒子的探查，这使我们第一能深入到离地球几十万公里的地带去作实地调查。苏联宇宙火箭出色地完成了全部科学研究任务意义是很大的。

当然，这并不是说，以后就不必设法建立人造月球卫星，或者用“刹车”的办法在月球上安然降落的了。这些工作都将在不久的将来实现。

怎样会变成人造太阳行星的？

宇宙火箭在离开月球区域后，忽然改变了身份，变成了太阳系中的一个新成员，这一点也引起了一些人的惊奇。太阳怎末会插手进来的？为什么在从地球到月球这一阶段没有注意到太阳的影响？

事实上，太阳并不是临时出现在舞台上的演员。它的吸引力一直在作用着。要是没有这个吸引力，地球和其它的行星就不会按着大家所熟知的规律运动了。

太阳的引力不但作用在地球上，也作用在环绕地球运行的月球上，地球和月球是当作一个总体受到太阳引力作用的。当宇宙火箭走到离地球1000公里的地方，脱离了地球和月球的吸引力以后，太阳的引力成了对宇宙火箭起决定作力用的一种力量。太阳的引力如此强大，使得宇宙火箭像孙悟空一样，虽然一个斛斗十万八千里，仍然逃不出如来佛的手掌，火箭无法挣脱太阳的引力，只能乖乖地绕着太阳转，成为第一颗人造行星，太阳系的第十颗行星。

宇宙火箭是朝地球本身绕太阳运行的方向发射的，而且在脱离地球引力作用范围后，没有弄得“精疲力竭”，尚有一定的速度。这样它相对于太阳就有

宇宙火箭上了天，

不等七七就团园，

遥指王母你且听，

从此不受分离怨。

李国靖插画并诗

比地球公转略为大些的速度（即比每秒三十公里还大），因此它的轨道是一个比地球轨道大一些的椭园。也就是说，宇宙火箭距太阳比地球还远一些，处在地球和火星之间。

那末，能不能使宇宙火箭离开太阳系，飞到其他球星上去呢？在理论上说是可以的。只要使火箭在摆脱地球引力之后所具有的速度，超过每秒16.7公里就行。这个速度也就叫第三宇宙速度。

现在的人造太阳行星和已有的几个人造地球卫星不同，它的寿命可以说是无限的，它将永远围绕太阳运行。因为，跟其他行星一样，宇宙火箭在星际空间并不受什么阻力，宇宙火箭周围的环境对火箭的影响是微不足道的。当然，它有可能受到流星的袭击，但是一般的流星都很小，对火箭不会有任何影响，而它和大流星碰撞的机会是极小的，大概走几百年也不见得碰到一次。也跟其他星球一样，宇宙火箭沿着轨道运行的速度会有改变，在近日点（轨道上离太阳最近之点）的时候，速度约为每秒32公里，在远日点时，约为每秒24公里。

另外一件有趣的事是：第一个人造行星有可能在一百五十四年以后，同地球重逢。因为宇宙火箭在今年一月二日从地球发射出去以后，只要它在运行中不遇到任何障碍的话，将永远沿着同一条椭园形轨道运行。正因为如此，它每当走完自己的轨道一周以后，都将返回发射区。我们知道，宇宙火箭运行轨道一周的时间是四百五十天。所以，可以预期，从一月二日起，四百五十天以后，它将第一次回到地球轨道上发射火箭的地方。但是，那时候地球本身已沿着自己的轨道向前走得很远了，它跟宇宙火箭的距离将远远超过地球跟太阳的距离。在人造行星运行两圈以后，这个距离还会更大：一个在太阳这一边，一个在太阳那一边。运行三圈和四圈以后，火箭跟地球的距离分别为两亿公里和六千七百万公里。在1975年初，宇宙火箭距地球的距离将是最近几十年中最接近的一次，但是就在那时也还有一千五百万公里远。直到2113年，即距今一百五十四年以后，据计算，宇宙火箭才有机会同地球相遇，不过，由于宇宙火箭的轨道受到月球和各行星的影响而发生变化，这个人造行星将不会同地球相碰。

人怎样进入星际空间？

研究星际航行的最根本目的还是要设法使人能够乘坐星际航船——宇宙火箭到其它星球上去旅行。何况，有许多工作，都是必需要人亲自去动手才能作得好，有许多临时会出现的特殊情况，必需要人亲自去应付才行。

那末，要想使人进入星际空间，有什么样的问题需要解决呢？

从安全上来考虑，首先就会想到如何回到地球表面上来的问题。目前的情况可以说是“离地容易回地难”，因为在那茫茫无际的星际空间中，如果一旦错过目标，临时出了事故就很难想办法来挽救了，进一步说、如果能回到地球附近，由于地球吸引力增强，显然朝地面的速度愈来愈大，那末，为了在宇宙火箭穿过地球的大气层时、不致由于强烈的摩擦加热而焚毁的话、就必须设法把速度变慢，这在原则上可以用前面提到的“刹车”的方法，或者再加上事先装备在里面临时伸出的滑翔翼的辅助来慢慢地降落到地面上（在火箭离地面时问题并不如此严重，这是由于发射一开始不久，火箭的速度还没有加得太高就已经到了大气层外面了。）。还有人想到，使宇宙火箭在靠近地球表面时先穿过大气高层，受到一次“刹车”作用，但又穿出大气层外面去，下一次再回来又穿过一次大气高层，速度再减低一下。如此经过多次，速度可以降低下来。而由每次在大气高层中只是擦过一下，不致于像直接跳进大气海洋中那样严重受热。可是，大家都会想到问题的另一方面，要凑好适当的轨道，控制的问题就更复杂了。

苏联在1958年8月发射的一只探空火箭，达到离地面四百多公里，其中装载的试验动物（两只小狗）安然无恙地回到地面。这是生物从地球上出发到了星际空间又回到地面的新成就。这说明重入地球大气层的技术问题正在日益趋近于解决。

人走到星际空间中去时还要考虑到周围的环境和内部的反应。在宇宙火箭里造成一个适用人生活的环境，一般说，并不困难。譬如说，可以设法维持宇宙火箭舱内一定的气温气压，并有为呼吸必需的把二氧化碳转化成氧气的设备。至于说宇宙空间中外来的两种大威胁——宇宙线照射和流星撞击的破坏作用，可以在实现载人的星际航船以前，通过多次宇宙火箭的探索来掌握情况，事先采取必要的防护措施和对策。

人在星际空间旅程中还会有一些特殊的生理感觉。首先在火箭发射阶段，由于和引力相反的方向有一个较高的加速度，这就使乘客身上会感到十分沉重的压力，为了生命安全就不得不把火箭上升的加速度限制在一定的范围内。反过来，当火箭发动机停止作用，也就是宇宙火箭进入了星际航行轨道以后，由于人和他所乘的航船在受到地球或其它天体引力所产生的加速度都是同样大小，因此人就感到失去了重量，因此也就没有“上”“下”的区别。

在“失重”的情况下，在星际航船里活动的人就会引起“飘飘欲仙”的感觉，可以用句俏皮话来说，这种感觉只有“上天”之后才有。在这种环境生活起先是不习惯的，但经过一定时间的锻炼后也就不足为怪了。

很难想像得完全，在宇宙航行面前还会出现怎样的科学技术问题。无论如何，我们人类已经进入了这样的一个伟大的时代。正如宇宙航行的创始人之一伟大的科学家齐奥尔科夫甫斯基所预示的：“地球是人类的摇篮，但人类不会长久停留在这摇篮里。”我们有这样的信心：宇宙航行的时代也就是共产主义在全世界胜利的时代。