《人类科学技术史-425》火箭的发展和人造地球卫星

火箭是发射各种航天器的运载工具。在第二次世界大战中发展起来的当代火箭技术，为人类进入太空开辟了通途。从50年代后期开始，人类利用火箭发射了一颗颗人造地球卫星。卫星的种类不断增加，功能不断增强，出现了通信卫星、气象卫星、侦察卫星等。这形形色色的卫星为当代人类社会做出了巨大贡献。

1.火箭的发展

中国是火箭的发源地。公元969年，我国就发明了最初的火药火箭。南宋时，火箭作为武器用于战争。元代和明代。我国已使用了二级火箭和先后按两个不同方向飞行的火箭。1500年前后，我国有个叫万户的人，用47枚火箭绑在椅后，自己坐在上面，点燃火箭，试图飞上天去。结果火箭升空后发生爆炸，万户不幸捐躯。为了纪念这位空间探索的先驱者，现在人们已将月球背面的一座环形山以万户的名字命名。13世纪，我国的火箭技术传入印度、阿拉伯后又传至欧洲。

19世纪末至20世纪初，现代火箭理论逐步建立起来。俄国的科学家齐奥尔科夫斯基(1857-1935)在1903年发表了《用喷气装置探索宇宙空间》，提出只有使用火箭才能进入太空，首次阐明了火箭飞行和火箭发动机的基本原理，提出了质量比概念，并推导出了著名的齐氏公式。1926年，美国火箭发动机发明家戈达德(1882-1945)第一次成功地发射了液体火箭。它采用液氢和汽油作推进剂，在空中飞行了2.5钞。罗马尼亚出生的德国科学家奥伯特(1894-)于1923年发表了《飞向行星际空间的火箭》，提出了计算多级运载火箭推力的数学理论。受他的影响，德国航天协会于1927年成立，对德国的火箭事业起了推动作用。

本世纪30年代，德国致力于火箭研究。在火箭专家冯.布劳恩(1912-1977）的主持下，1933年开始设计火箭。经过多年的研制和试验，终于在1942年10月成功地发射了第一枚军用火箭V-2。第二次世界大战后期，德国向英国和欧洲其他国家发射了4000多枚V-2火箭。第二次世界大战以后，美国接收了冯.布劳恩等100余名火箭专家和V-2火箭的资料、设备，原苏联也得到了一些技术人员和大量的V-2火箭。在V-2火箭的基础上，美苏两国竞相发展了各自的导弹系统。火箭射程从近程(1000公里以内）、中程(1000-1500公里）、远程(5000-8000公里）发展到洲际(大于8000公里）。串联、并联、串并联等多级火箭也相继出现。除液体火箭外，还出现了使用固体推进剂的火箭。1957年8月，原苏联首次成功发射了第一枚洲际导弹SS-6。这种洲际导弹经过改进，作为运载火箭发射了第一颗人造地球卫星、东方号宇宙飞船等一系列航天器。美国在60年代发展了组合式运载火箭，用来发射不同的卫星和探测器。美国研制的巨型运载火箭"土星-5号"是当代火箭技术的最重大成就之一。它的起飞推力达3644吨，可将46吨重的"阿波罗"飞船送入月球轨道。欧洲空间局研制的"阿里亚娜"火箭被誉为"欧洲之光"，汇集了欧洲当代的新技术、新材料、新工艺，于1984年8月成功地发射了两枚地球同步通信卫星。

中国从50年代中期开始研制火箭。1964年6月29日，中国自行设计的火箭首次发射成功。1970年，中国的"长征1号"将中国第一颗人造卫星送入地球轨道。此后又发展了"长征2号"、"长征3号"、"长征2号"捆绑式火箭等，其中长2捆火箭可与欧洲的"阿里亚娜"火箭相媲美。1981年9月20日，中国研制的"风暴1号"火箭同时把3颗卫星送入地球轨道。一箭三星的发射成功，使中国成为世界上第四个掌握这种先进技术的国家。目前，中国的运载火箭已进入商业运行阶段，90年代以来为澳大利亚、美国等发射了卫星。

2.人造地球卫星

本世纪50年代，随着火箭技术的突飞猛进，美国与原苏联在进入太空探索方面展开了激烈的竞争。原苏联的大型运载火箭当时处于优势，因此捷足先登，于1957年10月4日发射了世界上第一颗人造地球卫星"卫星1号"。它的发射成功，开创了航天时代。一个月后原苏联又发射了"卫星2号"。卫星的生物舱中装有一条小狗，用医学仪器测试它的脉博、血压等数据，通过无线电送回地面。

美国的第一颗人造地球卫星于1958年1月31日发射成功。此后数年中，美苏及其他国家争先恐后把各种卫星送入太空。1965年11月，法国用自己研制的"钻石A"运载火箭成功地发射了"试验卫星1号"。1970年2月，日本成功地发射了人造地球卫星"大隅号"。1970年4月24日，中国的第一颗人造地球卫星"东方红1号"发射成功，成为世界上第五个能独立发射人造地球卫星的国家。"东方红1号"卫星是直径约1米的多面体，重173公斤，超过了苏、美、法、日第一颗人造卫星重量的总和。

1964年8月，世界上第一颗地球同步静止轨道卫星由美国发射成功。这标志着空间技术上升到一个新的水平。同步静止卫星运行周期为24小时，与地球自转严格同步。它是以每秒3.075公里的速度在离地面3.58万公里的高度飞行在赤道上空。同步静止卫星的发射成功，需要大推力火箭，高难度的轨道设计、多种高可靠性元件和极高的控制能力，是当代空间科学技术的一项重大成就。1974年，原苏联的第一颗同步静止轨道卫星发射成功。1984年4月8日，中国发射了自己的第一颗地球同步轨道卫星，并于4月16日定点成功。

自1957年世界上第一颗人造地球卫星进入太空到1992年底，全世界共发射各类航天器4396个，其中人造地球卫星将近4000颗。中国研制发射的卫星已达33颗。人造卫星的种类繁多，主要有：军用卫星、通信卫星、地球资源卫星、导航卫星、气象卫星、科学实验卫星等。卫星技术与其他科学技术交叉融合，产生了一系列新技术，如卫星侦察、卫星导航、卫星通信、卫星气象遥感等新技术领域。