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科苑轶闻-1-“自杀俱乐部”的故事 精选

已有 7198 次阅读 2010-11-2 06:27 |个人分类:科海随笔|系统分类:科研笔记|关键词:钱学森 冯卡门 火箭动力学 试验 加州理工学院 JPL

如果我告诉你,钱学森先生在Caltech的时候,加入过一个“自杀俱乐部”,你信吗?你会说,谁信呢?你在瞎说!但是,这是载入冯·卡门自传的铁板钉钉的史实。且听我慢慢道来。
 
 
 
创建“自杀俱乐部”的“三剑客”
 
 
 
1936年的一天,三个可怜兮兮的年青人走进了冯·卡门在加州理工学院(Caltech)的办公室,眼睛里流露着期待的目光。为首的是航空系的二年级博士生马林纳(F. Malina),紧跟的是自学成才的年青化学家帕森斯和“火箭发动机迷”福曼。他们向冯·卡门提出请求:支持他们研制探空火箭。
 
传说一千年前,中国人就发明了火箭燃烧弹,五百年前一个名叫万户的人为试乘土制的火箭飞行器而丧生,但对大多数人来说,火箭还是虚无缥缈的东西,因此,这三位年青人向Caltech的多位教授求助时碰了几鼻子灰。由于冯·卡门在学校里素以标新立异闻名,加上他还是一位“好好先生”,于是慕名而来。
 
冯·卡门听后眼睛一亮,因为他对火箭研究的历史和现状了如指掌,知道已有俄、美、德的先驱者在进行相关研究。他向马林纳等询问了研究计划,得知他们希望研制能推进到30~80公里高空的液体燃料和固体燃料火箭。头脑灵活的冯·卡门一想,倘若让火箭带上探测仪器,就可以获取外层空间边缘的宇宙射线等信息和高空气象信息,这可是先驱性的工作啊!因此,立即表态,认为值得一试,并痛快地答应三个小伙子在业余时间使用他主持的古根海姆空气动力学实验室的设施,还同意他们若有需要可给予指导。“三剑客”欣喜若狂,更令马林纳喜出望外的是,冯·卡门还同意指导他做关于火箭的推进及飞行特性的博士论文。
 
1937年春天,又有两位年青人加入他们的队伍,一位叫A.M.O.史密斯,另一位就是冯·卡门的博士生钱学森。按冯·卡门的说法:“仿佛命中注定这两个人要对火箭技术起关键作用”。这个火箭小组的成员就增加到五人。那么,“自杀俱乐部”这个叫法从何而来?且听下文分解。
 
从此,加州理工学院就成了美国第一所正式研究火箭的大学了。
 
 
 
第一笔赞助:一千美元
 
 
 
万事开头难。火箭研究缺乏经费,马林纳等人就成了“捡破烂”的了,专从实验室的废料堆里找宝,有的特殊器件就自己掏腰包去买。他们也向富商们拉过赞助,一直徒劳无功。
 
1937年,火箭小组获得第一项资助——一千美元,来自一位名叫W.阿诺德的学生,他坚信火箭研究有发展前途,要求成为他们的摄影师。不知何故,他后来销声匿迹了,过了好多年冯·卡门才知道他成了内华达大学的校董,1961年辞世。
 
 
 
“自杀俱乐部”名称的由来
 
 
 
火箭小组真刀真枪地干起来了。液体火箭、固体火箭都搞,先在实验室里小试,用氧和酒精、无烟火药做推进剂。半年下来的成果使冯·卡门确信,试验计划有可能成功。可是,研制出来的推进剂的威力出乎他们的意料,爆炸、燃烧等事故频频发生,他们不得不搬到户外找个空旷的小场地。
 
然而,事故继续发生:接连出现两次爆炸,第二次爆炸威力巨大,炸飞了一个零件,直飞马林纳经常站立的位置,幸好那时他给冯·卡门叫去为他办事,正端坐在冯·卡门的家里,要是站在那个凳子上,早就“一命呜呼”,成了为火箭研究献身的“烈士”了。那块空地离开航空系大楼不远,学生们给爆炸声吓坏了,就挖苦说,火箭小组是“自杀俱乐部”。
 
十几年前,我到了Caltech,那时已读过冯·卡门自传,知道这一逸事,就在大楼周围寻寻觅觅,终于发现那个著名的“遗迹”,上面竖立着一块小小的牌子,记载着马林纳等人在那个地方试验火箭的事迹。我还在那里凭吊了好一会儿。
 
冯·卡门一看这样下去大告而不妙,就建议他们把火箭试验场搬到远离校园之处,几经周折,在帕萨迪纳西郊鬼门大坝背后的名为阿诺约塞科的地方建立了火箭试验场,这也就是后来著名的喷气推进实验室(JPL)的所在地,我也到那里去探访过。
 
 
 
理论实际结合 终获成功
 
 
 
冯·卡门及时地指出,由于火箭研究缺乏现成的资料,必须把试凑法与分析法结合起来。钱学森先生就成了分析研究的主力军。
 
他们加紧内查外调,走访了当年美国的火箭发明家戈达德(R.H.Goddard),但他只让年青人看了发射塔和试验台,没带他们看火箭发动机。于是,钱学森和马林纳等对火箭发动机的热力学性能、探空火箭的飞行力学等问题进行了细致研究,通过发射自制的小火箭验证了理论结果;并用新材料改进了发动机燃烧室的衬壁,预测并验证了火箭飞行轨道。(经过计算和调控,他们的火箭不再爆炸或乱窜了)。他们的学术论文在美国航空学会的会刊上发表。(在《钱学森手稿》中摘编了钱学森关于火箭喷气推进和飞行力学的手稿七种,共67页,第一种是他刚加入火箭俱乐部时写的调研报告,原稿114页,汇编了戈达德的早期工作和其它重要资料;在《钱学森文集》里收录了六篇关于火箭动力学方面的六篇论文,多半完成于他在“自杀俱乐部”里的那个时段)。
 
在先进理论的指导下,他们的火箭研制大获成功。冯·卡门又及时地争取到军方的支持,美国陆军航空兵司令阿诺德将军独具慧眼,资助了该项研究,首笔经费是一万美元,在当时是一个不小的数目。
 
后来,经马林纳提议,冯·卡门利用他们研制火箭喷气发动机的知识和经验,组办了航空喷气公司,实现了现在国内常说的那种“产学研”结合。
 
1940年代开始,在冯·卡门的率领下和多方支持下,美国的火箭事业真正开始腾飞了,其中,五人火箭“自杀俱乐部”功不可没。
 
 
 
本文参考资料:
 
1.       冯·卡门,李.爱特生. 冯·卡门――航空与航天时代的科学奇才. 曹开成译. 上海:上海科学技术出版社,1987
 
2.       钱学森. 钱学森手稿,山西教育出版社,2000
 
 
 
写于2009年2月19日晨
 
 
GALCIT“自杀俱乐部”的“三剑客”合影.pdf

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