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2024.03.09 人類太空事業發展歷史-中國航天事業與中國火箭軍

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人類從有智慧開始,就對天空中的日月星辰感到興趣,日月因為其有規律的升起與降落,成為了人類計算時間的標準;星辰的運行軌道與亮度閃爍,成為在海洋上指引方向之憑藉,甚至還被人分別星座,賦予不同的傳說故事與意義。
1.1 古代中國天文學
天文學中的天象變化,也成為古代朝廷的大事。比如獵戶座天狼星,代表著北方遊牧民族入侵的徵兆;比如彗星出現也是凶兆;日食與月食發生時,還得要拿著鑼敲以把天狗趕走。古代曆法也多是依照星象變化的規律而制定,埃及人、馬雅人、中國人、希臘羅馬人都很注重曆法,認為天象的變化會對應地面上人事的變化。因此,必須給予足夠的重視,以便及早處理憂患。中國在漢朝時期,就製作出觀測天象的渾天儀,渾儀用來測量天體球面的座標,渾象則是用來演示天象的儀表,兩者組合就是用來解釋渾天說的儀器。
中國天文學在漢代有「蓋天、宣夜、渾天」等學派,「蓋天派」認為天是一頂蓋子,天蓋向左旋轉,日月星辰向右旋轉;「宣夜派」認為天無定形,日月星辰自然浮沉於虛空之中,並不附著在天體之上;「渾天派」則認為天如蛋殼、地如蛋黃、天地乘氣而立,載水而行。
其實以上述三派主張來說,竟是已經失傳的「宣夜派」,對宇宙的解釋最符合實際。蓋天派與渾天派都只淺顯地觀察到肉眼可及的事物,並不及於真實宇宙的現象。但是,渾天派流傳下來的渾天儀,可以相當準確地解釋許多天文現象並預測天文現象之發生,道教也傳有28星宿及28位星君,東西南北每一方位有7個星宿,主不同徵兆星象。
1973年於湖南長沙出土的馬王堆三號漢墓中,出土一塊絹帛,上面有關天文學的知識約8千字,名為「五星占」。當時漢朝人竟然已能將金星、木星、火星、土星這五大行星在天體運作的規律予以總結記載,該書記載了秦王政元年(西元前246年)到漢文帝前元三年(西元前177年)總計約70年中金星、木星、土星運行位置,並推斷出金星會合週期584.4天(現代測量數值為583.92天)、土星會合週期377天(現代測量378.09天)、土星繞日週期30年(現代測量29.46年),數值差異極低,代表當時天文學之精確程度已到了極高程度。此後的欽天監也一直是歷朝歷代皇帝統治的重要諮詢機構,負責天文曆法與星象占卜 。
一直到明、清之交,西方利馬竇、湯若望等傳教士傳入西方天文學,中國的天象學才逐漸失傳或轉換成為算命占卜之用。
對於老天,中國人是敬畏的,認為地上人間,天上有天庭,還有玉皇大帝與各方神明主管著宇宙萬物,對於日月星辰的規律也只是用眼睛觀察,沒有想過要由人親自飛上天去接觸天空的可能。但是,西方科學家卻早在科技還無法帶他們上太空之前,就已經開始從數學、物理、核子物理等,去研究宇宙相關的知識了。例如,愛因斯坦提出之相對論,提出有關光速的定義,以及時間與空間的定義等。因此,人類在今天所跨出的太空腳步,其實在一百年前,就已經奠定堅實的基礎,有待一代又一代的人來繼續將這些研究發展下去。中國雖然在近代基礎科學發展上的經驗不如西方豐富,但是14億人中的聰明才智之士並不少,倘若能有一部分能對天文物理宇宙學進行研究,那麼就有機會在此領域拔得頭籌。
1.2 德國V-2火箭是人類第一個太空飛行器
彈道飛彈之運作原理和火箭相同,是要先由各節推進段一起或連續發力,將彈頭部推升到外太空,在宇宙空間層中,飛行阻力極小,可以飛到極遠處,之後再重返大氣層,瞄準並墜落到敵方領土,並在目標上空引爆常規炸藥彈頭、生化武器或核彈頭的大型火箭。而彈頭中如果裝的不是武器而是衛星或太空飛船,其功能就變成非軍事性質,成為太空事業的運載火箭了。
早先在1930年代,德國便發明火箭引擎,看能否讓汽車跑得快一點,想像力超群。1927年,德國一批科學家與工程師成立「太空旅行學會」,並開始研究液態火箭推進器。1932年,瓦爾那·馮·布勞恩――德國日後最有名的火箭科家,進入德國陸軍兵器局,開始設計發展更強力的火箭武器。
1942年6月,瓦爾那·馮·布勞恩在開發完成V-2火箭後,開始進行各種測試,隨後在德國境內一個海邊小鎮――配納明德(Peenemünde)的集中營中,生產並測試。從A1、A2、A3,一直到最後A4測試版,V2火箭的發展並不是一帆風順,畢竟這是人類從未有過的彈道飛彈武器,而且德國在盟軍的夾攻與轟炸下,可獲得之工業與化工資源也甚為有限,但德國科學家的聰明嚴謹與基礎工藝紮實,真的把這款人類前所未有的武器給創造出來。當時,蘇聯能做出來的只是像卡秋沙那樣的多管小口徑火箭砲而已,與V-2運載火箭之對比是天差地遠。
圖1-1 德國納粹V2火箭複製品與火箭各部位介紹(維基百科,公有領域)
1942年,A4火箭測試成功,隨即大量生產,在1944年9月,正式被命名為「V-2火箭」並進入現役,並在1944年9月8日,被用來大舉空襲轟炸英國倫敦。
一枚V-2火箭被機動發射車發射後,它的液體燃料(75%乙醇與25%液氧)會由噴嘴輸入燃燒室燃燒,產生強大的推力,燃燒60秒後,火箭可達最高速度約5馬赫,五分鐘就可飛250-300公里,飛彈以慣性制導,被打擊的終端防無可防,聽到聲音時,攻擊就已經來到眼前。
從1944年6月13日到1945年3月間,德軍發射3,000枚V-2火箭與V-1飛彈,造成英國3萬人喪生,對英國民心士氣造成很大打擊。
V-2火箭的誕生,代表新式作戰方式的出現,彈道飛彈走上台面,成為二戰後至今不改的終極作戰潮流。
由於彈道飛彈可飛過地球大氣層中電離層的卡門線(Karman Line,離地100公里),因此,1944年6月20日,德軍試射成功的V-2火箭被視為人類歷史上,第一個飛行到太空中的人造物體,也算是人類突破到太空時代的起點,是值得人類慶賀的一天,只可惜是殺人武器性質,也導致迄今沒人慶祝這個事件。
之後,德國戰敗,全境被盟軍攻陷佔領,其火箭技術、設備、人員與科學家被各盟國搶掠瓜方一空,並以此開啟美、蘇、英、法、中等大國競相發展火箭載具之浪潮,彈道飛彈一方面可作為攻擊敵人的遠程軍事武器(常規彈頭),二方面可以運載各國陸續開發出的核武彈頭,三方面可以運載人造衛星發射到太空軌道中,或發展其他太空事業。
一直到今天,可能因為火箭製作太過容易之故,火箭都還是唯一的太空載具,其他反重力引擎、太空電梯等其他替代方案都尚未得到發展。不過,未來真要有大量物資與人員往來於地表與地球軌道之間時,還是得要發展取代火箭發射的方法,才能更經濟地把人員、物資運送於地表與軌道之間。
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1.1 古代中國天文學
天文學中的天象變化,也成為古代朝廷的大事。比如獵戶座天狼星,代表著北方遊牧民族入侵的徵兆;比如彗星出現也是凶兆;日食與月食發生時,還得要拿著鑼敲以把天狗趕走。古代曆法也多是依照星象變化的規律而制定,埃及人、馬雅人、中國人、希臘羅馬人都很注重曆法,認為天象的變化會對應地面上人事的變化。因此,必須給予足夠的重視,以便及早處理憂患。中國在漢朝時期,就製作出觀測天象的渾天儀,渾儀用來測量天體球面的座標,渾象則是用來演示天象的儀表,兩者組合就是用來解釋渾天說的儀器。
中國天文學在漢代有「蓋天、宣夜、渾天」等學派,「蓋天派」認為天是一頂蓋子,天蓋向左旋轉,日月星辰向右旋轉;「宣夜派」認為天無定形,日月星辰自然浮沉於虛空之中,並不附著在天體之上;「渾天派」則認為天如蛋殼、地如蛋黃、天地乘氣而立,載水而行。
其實以上述三派主張來說,竟是已經失傳的「宣夜派」,對宇宙的解釋最符合實際。蓋天派與渾天派都只淺顯地觀察到肉眼可及的事物,並不及於真實宇宙的現象。但是,渾天派流傳下來的渾天儀,可以相當準確地解釋許多天文現象並預測天文現象之發生,道教也傳有28星宿及28位星君,東西南北每一方位有7個星宿,主不同徵兆星象。
1973年於湖南長沙出土的馬王堆三號漢墓中,出土一塊絹帛,上面有關天文學的知識約8千字,名為「五星占」。當時漢朝人竟然已能將金星、木星、火星、土星這五大行星在天體運作的規律予以總結記載,該書記載了秦王政元年(西元前246年)到漢文帝前元三年(西元前177年)總計約70年中金星、木星、土星運行位置,並推斷出金星會合週期584.4天(現代測量數值為583.92天)、土星會合週期377天(現代測量378.09天)、土星繞日週期30年(現代測量29.46年),數值差異極低,代表當時天文學之精確程度已到了極高程度。此後的欽天監也一直是歷朝歷代皇帝統治的重要諮詢機構,負責天文曆法與星象占卜 。
一直到明、清之交,西方利馬竇、湯若望等傳教士傳入西方天文學,中國的天象學才逐漸失傳或轉換成為算命占卜之用。
對於老天,中國人是敬畏的,認為地上人間,天上有天庭,還有玉皇大帝與各方神明主管著宇宙萬物,對於日月星辰的規律也只是用眼睛觀察,沒有想過要由人親自飛上天去接觸天空的可能。但是,西方科學家卻早在科技還無法帶他們上太空之前,就已經開始從數學、物理、核子物理等,去研究宇宙相關的知識了。例如,愛因斯坦提出之相對論,提出有關光速的定義,以及時間與空間的定義等。因此,人類在今天所跨出的太空腳步,其實在一百年前,就已經奠定堅實的基礎,有待一代又一代的人來繼續將這些研究發展下去。中國雖然在近代基礎科學發展上的經驗不如西方豐富,但是14億人中的聰明才智之士並不少,倘若能有一部分能對天文物理宇宙學進行研究,那麼就有機會在此領域拔得頭籌。
1.2 德國V-2火箭是人類第一個太空飛行器
彈道飛彈之運作原理和火箭相同,是要先由各節推進段一起或連續發力,將彈頭部推升到外太空,在宇宙空間層中,飛行阻力極小,可以飛到極遠處,之後再重返大氣層,瞄準並墜落到敵方領土,並在目標上空引爆常規炸藥彈頭、生化武器或核彈頭的大型火箭。而彈頭中如果裝的不是武器而是衛星或太空飛船,其功能就變成非軍事性質,成為太空事業的運載火箭了。
早先在1930年代,德國便發明火箭引擎,看能否讓汽車跑得快一點,想像力超群。1927年,德國一批科學家與工程師成立「太空旅行學會」,並開始研究液態火箭推進器。1932年,瓦爾那·馮·布勞恩――德國日後最有名的火箭科家,進入德國陸軍兵器局,開始設計發展更強力的火箭武器。
1942年6月,瓦爾那·馮·布勞恩在開發完成V-2火箭後,開始進行各種測試,隨後在德國境內一個海邊小鎮――配納明德(Peenemünde)的集中營中,生產並測試。從A1、A2、A3,一直到最後A4測試版,V2火箭的發展並不是一帆風順,畢竟這是人類從未有過的彈道飛彈武器,而且德國在盟軍的夾攻與轟炸下,可獲得之工業與化工資源也甚為有限,但德國科學家的聰明嚴謹與基礎工藝紮實,真的把這款人類前所未有的武器給創造出來。當時,蘇聯能做出來的只是像卡秋沙那樣的多管小口徑火箭砲而已,與V-2運載火箭之對比是天差地遠。
圖1-1 德國納粹V2火箭複製品與火箭各部位介紹(維基百科,公有領域)
1942年,A4火箭測試成功,隨即大量生產,在1944年9月,正式被命名為「V-2火箭」並進入現役,並在1944年9月8日,被用來大舉空襲轟炸英國倫敦。
一枚V-2火箭被機動發射車發射後,它的液體燃料(75%乙醇與25%液氧)會由噴嘴輸入燃燒室燃燒,產生強大的推力,燃燒60秒後,火箭可達最高速度約5馬赫,五分鐘就可飛250-300公里,飛彈以慣性制導,被打擊的終端防無可防,聽到聲音時,攻擊就已經來到眼前。
從1944年6月13日到1945年3月間,德軍發射3,000枚V-2火箭與V-1飛彈,造成英國3萬人喪生,對英國民心士氣造成很大打擊。
V-2火箭的誕生,代表新式作戰方式的出現,彈道飛彈走上台面,成為二戰後至今不改的終極作戰潮流。
由於彈道飛彈可飛過地球大氣層中電離層的卡門線(Karman Line,離地100公里),因此,1944年6月20日,德軍試射成功的V-2火箭被視為人類歷史上,第一個飛行到太空中的人造物體,也算是人類突破到太空時代的起點,是值得人類慶賀的一天,只可惜是殺人武器性質,也導致迄今沒人慶祝這個事件。
之後,德國戰敗,全境被盟軍攻陷佔領,其火箭技術、設備、人員與科學家被各盟國搶掠瓜方一空,並以此開啟美、蘇、英、法、中等大國競相發展火箭載具之浪潮,彈道飛彈一方面可作為攻擊敵人的遠程軍事武器(常規彈頭),二方面可以運載各國陸續開發出的核武彈頭,三方面可以運載人造衛星發射到太空軌道中,或發展其他太空事業。
一直到今天,可能因為火箭製作太過容易之故,火箭都還是唯一的太空載具,其他反重力引擎、太空電梯等其他替代方案都尚未得到發展。不過,未來真要有大量物資與人員往來於地表與地球軌道之間時,還是得要發展取代火箭發射的方法,才能更經濟地把人員、物資運送於地表與軌道之間。
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