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[物理史] 苏联发射第一枚人造卫星进入地球轨道

2020-06-10 来源:G彩生活   |   浏览(987)



(译自APS News ,2007年10月)

50年前,1957年的10月4日,苏联发射了史泼尼克号 (Sputnik),这是第一枚人造卫星,震惊全美民众,开启了太空时代。

在发射史泼尼克号之前,人类就已梦想了好一阵子的太空旅游。1903年,俄国的火箭专家齐奥尔科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky) 由数学证明人造卫星是可行的,然而美国对他的研究却完全不在意。火箭学在数十年后发展起来,而太空飞行也颠覆了人们的想像。

1952年,国际科学理事会 (the International Council of Scientific Unions, ICSU) 决定举办国际地球物理年 (the International Geophysical Year, IGY)。IGY预定安排在1957年7月至1958年12月,共18个月,因为那段时间有关太阳的各种活动会达到高点。「那一年」是一个地球物理科学的特别盛会,安排了许多科学的研究。

国际科学理事会提议以人造卫星执行科学实验做为国际地球物理年活动的一部分。1955年7月,美国白宫宣布第一个人造卫星计画,并徵求其他方案。9月时,美国海军实验室的先锋卫星 (Vanguard satellite) 雀屏中选。苏联也同时宣布要发射一枚IGY卫星的计划。

俄国卫星计画由柯罗列夫 (Sergei Korolev) 所领导,不过在他1966年过世前,他的名字都被列为机密。柯罗列夫出生于1907年,大学教育训练他成为航太工程师。他在1930年代研究发展远程飞弹,1936年因莫须有的罪名而遭逮捕入狱;他被关在几个集中劳动营好多年,包括古拉格最可怕的其中一个劳改营。第二次世界大战期间,他和其他的工程师被送到战俘设计营,受到监禁的工程师在那里设计军事用途的火箭。战后,柯罗列夫从监狱被释放,继续研究远程的弹道飞弹。

1953年,柯罗列夫开始主持R7飞弹计画,这是第一个洲际弹道飞弹,于1957年8月测试成功。强力的火箭可以将重达1吨多的的卫星发射进地球轨道,计画好的科学火箭酬载 (后来成了史泼尼克3号) 却尚未完成,但柯罗列夫一听到美国的先锋卫星计画后,就决心要击败美国人,抢先进入太空。因此,他决定进行发射一枚没有科学装备,较小型的卫星。苏联起先希望安排于9月17日 ─ 火箭专家齐奥尔科夫斯基100週年诞辰纪念日时发射;最后,他们只比预定晚了几个星期就将第一枚卫星发射至地球轨道。

1957年10月4日,史泼尼克1号发射升空,它大约和一颗沙滩球一样大小,发亮的铝合金球体,重184磅,比美国计画好的先锋号卫星重很多。史泼尼克号的名字来自俄语「旅行伴侣」,它循着椭圆轨道每96分钟绕行地球一次,距离地球最近处141.7哩,最远处为588哩。业余的无线电操作员很容易在20和40兆赫接收到它所不断发送出的信号,它一直绕行地球直到1958年1月为止。

这枚发出哔哔声的小球足以吓坏美国民众,他们对卫星的发射非常震惊。美国科学家跟蹤它的轨道,收音机和电视播送它的信号。当这枚卫星飞过头顶时,甚至用双筒望远镜也看得见。美国民众很担心,既然苏联能发射卫星到太空,那幺他们也能发射配备有核弹头的飞弹到美国本土。有些人甚至相信卫星正侦测着美国,而它无意义的哔哔声事实上是某种密码。艾森豪总统试着平息国人,但他的言语却被视为冷漠、不关心,更加激怒美国民众。

为了回应民众对于苏联击败美国抢先进入太空而引起的恐慌,美国国防部除了先锋卫星外,还批准了另一个卫星探险家 (Explorer) 的任务。在史泼尼克号第一次发射后约两个月,美国急忙要证明自己的实力,试着发射先锋号,但它却在发射台爆炸了。

美国终于在1958年1月31日成功地发射卫星探险家1号进入太空,探险家1号获得了国际地球物理年最重要的科学发现之一,即范艾伦辐射带 (Van Allen radiation belts),此发现很快地被1958年3月26日所发射的探险家3号所确认。1958年3月17日,卫星先锋1号发射升空,它仅重约3磅,约为一颗葡萄柚大。

在最早的史泼尼克号发射后不到1个月,苏联发射了第二枚史泼尼克号卫星,上面携带有生物上太空,是一只叫做赖卡的狗。1958年5月15日,史泼尼克3号发射升空,上面载有各式各样的科学仪器。俄国人继而于1961年4月12日第一次发射载人的卫星进入轨道。

现在有许多的人造卫星绕行地球,在史泼尼克号发射后,美国因害怕失去太空竞赛,而有了提升科学和工程实力的动力。美国政府挹注更多经费在科学方面,学校更加注重科学教育,从事科学和工程事业的人也越来越多。今年(2007年)10月要庆祝史泼尼克号50岁生日,太空时代科技创新50周年纪念。

[物理史] 苏联发射第一枚人造卫星进入地球轨道

柯罗列夫(Sergei Korolev)
NASA提供


原文刊载于物理双月刊2015年10月号37卷第5期,感谢杨信男教授同意授权刊载。

系列文章100篇已集结成册,由五南出版,书名为《物理奇才奇事》。

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