从幻想到科学

第一节　从幻想到科学

航天思想萌芽于古代人们对太空的向往。但是科学地论证克服地球引力场的条件，只有在经典力学，特别是天体力学的基础上才能做到。

1．古代火箭的发展

航天离不开火箭。火箭是在火药发明以后为适应军事和娱乐需要而出现的。火箭约在12世纪出现于中国。在13世纪，中国、印度和阿拉伯围家都使用过火箭，以后火箭又传入欧洲。这个时期的火箭比较原始，通常用层纸卷成药筒，内装火药，把药筒绑在细长的箭杆上，靠点燃药筒的引线发射。从13世纪到18世纪中叶，火箭技术的进展比较缓慢。

18世纪后期，印度军用火箭取得较大进步。药简改由铁皮制造，能够承受较大的燃烧压力。火药的性能也有了改善。火箭的射程已可超过1公里。印度军队在抗击英国和法国军队的多次战争中曾大量使用火箭并取得了良好战果。

印度军队成功使用火箭的战例推动了欧洲火箭技术的发展。曾在印度作战的英国军官w．康格里夫对印度火箭作了改进。他确定了黑火药的多种配方，改善了制造方法并使火箭系列化。

火箭的性能进一步提高，最大射程可达3公里。19世纪初，英军在多次大的战役中使用了康格里夫火箭，取得了显著的效果，促使欧洲许多国家研制火箭并建立火箭部队，黑火药火箭获得更广泛的应用。19世纪70年代以后，火炮技术有了新的突破，特别是线膛炮的成功应用使火箭在使用性能方面远不如火炮，火箭的发展也就变得缓慢。但古代火箭的演进为现代火箭的发展奠定了基础。

2．近代自然科学提供的条件

16世纪中叶，波兰天文学家哥白尼创立了科学的日心地动说，改变了当时人们对宇宙的认识。之后，天文学家第谷·布拉赫通过大量天文观测获得了有关行星运动的丰富资料。开普勒对第谷的观测资料用数学方法进行了分析计算和研究，发现了行星运动三定律，为经典天文学奠定了基石。

1609年，伽利略用自制的望远镜巡视星空，使人类对太空的认识产生一个飞跃。伽利略还发现了自由落体定律和惯性原理，为经典力学的发展做出了贡献。1673年，荷兰物理学家惠更斯从单摆和圆周运动的实验得出向心力定律。牛顿根据运动的现象研究自然界的力，在1687年发表了他的不朽著作《自然哲学的数学原理》。他在这本书中提出了万有引力定律和三大运动定律，创立了天体力学，使人们得以从动力学的角度来研究天体的力学运动。经典力学，特别是天体力学是航天先驱者寻求克服地球引力而进入太空的途径的理论基础。

3．科学幻想作品的启迪

科学幻想常常寓有科学的预言，能够启发人们作出重大的发明和创造。将天文知识与循理虚构的故事结合起来的太空飞行幻想小说起源于17世纪。开普勒是最早撰写太空科学幻想小说的作家，他的作品《梦游》描述了人飞渡月球的情景。在17世纪的太空幻想小说作家中，法国的德贝尔热拉克最富有想象力。

他在《月球旅行》一书中设想了多种推进方法，包括火箭和利用太阳能的喷射推进器。1783年第一个载人气球升空后，人们发现垂直向上的飞行能力是极其有限的。高度越高，空气越稀薄和寒冷，为人所不能忍受。人们从而懂得了航天与大气层内飞行有质的不同。

此后半个世纪，有关太空旅行的科学幻想作品出现了低潮。19世纪60年代这类作品再度兴起。法国艾罗、美国黑尔、德国拉塞维茨和英国威尔斯等作家所写的太空旅行著作吸引了许多读者，而法国著名作家凡尔纳的《从地球到月球》和《环游月球》产生的影响更为广泛。

17世纪以来的科学幻想小说与古代神话传说有根本区别。前者在科学的基础上加上合理演绎和设想，虚幻之中寓有合理的思路。它唤起了人们对航天的兴趣，使航天爱好者从中得到启发和鼓舞。