戈达德在火箭研制中有哪些突出贡献?
1904年,戈达德被伍斯特理工学院录取。受到物理课的启发,他在一篇“旅行在1950”的命题作文中,描绘了一条从波士顿到纽约的钢制真空管道,乘坐磁悬浮列车完成320公里的旅程,只需要10分钟。后来,这个奇妙的想法成为科学家们接受的科学概念。1908年,戈达德进入克拉克大学攻读物理学硕士学位,开始转向利用火箭推力实现太空航行的研究工作。这是一个在当时被认为没有前途的方向。戈达德在诺贝尔奖获得者迈克尔逊和著名物理学家韦伯斯特的指导下,研究了喷气发动机固体燃料和液体燃料的热离子磁光原理,比较了固体和液体火箭的能量和效率。1909年,他在笔记中指出:“只有液体燃料才能提供太空航行所需的能量。”但他提出的液氧和液氢燃料当时还不能生产,但他透露了液体燃料作为火箭推进的发展前景。在1910和1911年获得了硕士和博士学位,为他的研究工作打下了坚实的基础。
1912年,戈达德成为普林斯顿大学帕尔默物理实验室的研究员,致力于研究可以测量高频振荡的真空管,并开始了火箭推进原理的理论计算。此时,由于工作的紧张和劳累,他患上了严重的肺结核;但是他并没有气馁,他依然不顾病痛坚持研究,从未离开事业。戈达德在给朋友的信中说:“生命如此短暂,而世界上需要我们去做的事情却如此之多。这是一件令人焦虑的事情。我们应该承担一些风险,做我们力所能及的事情。”戈达德病后回到克拉克大学担任物理学讲师,致力于火箭的研究。经过10年的刻苦研究,他在1919年发表了一篇基础论文《到达极高的方法》,论述了火箭运动的数学原理和计算方法,提出了火箭以发光镁粉为信号到达月球的登月方案。这种科学思想不被一些人理解,引起新闻界的嘲笑和嘲讽;很多人也表示赞赏和支持。没想到,戈达德和“月球火箭”结下了不解之缘。1920年,他写了《进一步发展空间探测火箭的报告》,进一步提出了用液氢作为火箭燃料的新设想。之后在1921完成了液氢-液氧燃烧室和泵的设计,在1922完成了液体燃料的研究和试验。与此同时,戈达德在马萨诸塞州奥本郊区的沃德农场建立了火箭试验场,并开始对火箭进行静态测试。在实验过程中,他遇到了很多技术和工程上的困难,尤其让他难过的是,液氧管道从1923开始连续三次实验被点燃爆炸烧毁。虽然实验很不理想,但这并没有阻挡他的信念和热情。1924,他娶了基斯克小姐。Kisker成为戈达德火箭研究小组的重要成员,一直协助戈达德的研究工作。
经过不断改进,戈达德于1925年底在克拉克大学实验室进行火箭静态试验后,获得了用于飞行试验的液体火箭样机。1926 3月16日,世界上第一枚使用液氧和煤油的液体火箭在白雪覆盖的沃德农场测试成功。戈达德不禁兴奋地大喊:“我现在可以创造历史了!”“他在测试报告中记录了测试过程:火箭高3.04米,由一个0.6米长的液体发动机和两个燃料箱组成,立在一个简易发射架上。实验在下午2: 30进行。经过2.5秒的飞行,火箭上升到12米,飞行距离56米,降落在农场菜园里。戈达德的妻子基斯克在发射前拍摄了现场照片。这张简洁清晰的照片见证了戈达德在火箭技术领域迈出的历史性一步。
从此,火箭技术的发展翻开了新的一页。1927年7月,戈达德研制并发射了第一枚装有气压计、温度计和照相机的气象火箭,用降落伞回收。此后,他的研究工作得到了第一位飞越大西洋的美国飞行员林白的理解和支持。林德伯格获得了慈善家丹尼尔·古根海姆(Daniel Guggenheim)为他提供的资金支持,使他能够继续扩大火箭的研究领域,为克拉克大学实验室增添新的车床和测试设备,并在新墨西哥州的罗斯韦尔草原上建造新的火箭试验场。1930 65438+2月30日上午,一枚3.3米长的液体火箭以每小时805公里的速度升空,到达609米的高度,试验成功。1932又试射了一枚火箭,进一步解决了用陀螺仪控制火箭姿态的问题。就这样,同年5月,他写了一份关于罗斯威尔火箭测试的报告,得到了古根海姆基金会的积极评价,并决定继续资助他的火箭事业。然而,由于美国经济萧条的影响,很难获得资助,戈达德的实验不得不暂时中止。带着悲伤,他离开了精心管理的车间和试验场,回到克拉克大学继续他的教学生涯。
然而,在从教后,戈达德仍然热爱他未完成的火箭研制工作。他没有灰心,以顽强的毅力探索新的技术途径和新的技术方案,完善了他的火箭设计思想。后来,在林德伯格的帮助下,他继续得到古根海姆基金会的资助,并于9月1934+03日和他的一些助手回到罗斯威尔,致力于他的火箭实验。从1935到1941的六年间,戈达德研制了四个系列的液体火箭。其中,A系列火箭采用陀螺控制气舱、降落伞回收的方案,进行了14次飞行试验,其中7次成功;k系列火箭采用了新型燃烧室,在试验台上进行了10次试验,变形小,无事故,取得了满意的试验结果。l系列火箭分三组* * *进行了21静力试验和15飞行试验,验证了发动机和降落伞回收系统的性能;p系列火箭对燃油泵进行了改进,达到了3.9 kn的推力,并成功发射了两次。这种火箭长6.7米,直径45.7厘米,飞行速度24公里/小时,最高飞行高度914米。
二战开始后,戈达德的火箭实验受到冲击和影响。美国军方要求戈达德放弃对液体火箭的研究,希望尽快得到固体燃料火箭武器。这与戈达德既定的研究方向相悖。他不想回到一战时研究的固体燃料火箭,所以他的研究几乎没有立足之地。1942年,他只为海军和陆军研制了一种使用液体燃料的喷气式助推火箭,1943年,他为海军改进了一种小型火箭发动机。美国工业界逐渐意识到这个从沙漠中走出来的“月球火箭人”的才能和价值,聘请他为火箭的研制出一份力。尤其是人们发现了德国V-2火箭结构的细节后,感觉它和戈达德实验室的火箭是多么的相似,他们非常惊讶。但遗憾的是,戈达德没能看到自己毕生追求的火箭从试验场升起,于8月1945日因喉癌去世。
戈达德一生获得218项专利,几乎涵盖了液体火箭技术的所有主要领域,开创了液体火箭发展的先河,被誉为美国“火箭之父”。1959下午,著名火箭专家布劳恩在戈达德的追悼会上发表讲话,他说:“戈达德是青年英雄们敬仰的对象。我钦佩他早年对科学的贡献,他开创性的火箭研究工作极其重要。他和其他科学家一样,历尽艰难困苦,冒着风险从事火箭研究和实验,以非凡的能力锲而不舍地验证自己的理论,使火箭成为现实。”这个评价总结了戈达德一生的杰出贡献。