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参观德国火箭研发史博物馆 精选

已有 5867 次阅读 2022-7-4 16:24 |个人分类:外国人物|系统分类:海外观察



0647历史科技博物馆入口

0685博物馆陈列厅



0680火箭总设计师布劳恩

0686博物馆舍为旧厂房,门前竖着V2火箭

 

高关中(德国汉堡)2022/6/3

德国东北角有个乌瑟多姆岛(Usedom),濒临波罗的海,岛北的佩内明德(Peenemünde)是世界上最早的导弹研制基地。如今辟为历史科技博物馆(Historisch-Technisches Museum),参观者可以通过展品、文件和电影了解德国杰出科学家布劳恩为发展导弹、火箭乃至航天事业所做出的贡献。

沃纳·冯·布劳恩(Wernher von Braun,1912-1977)是历史上最伟大的火箭科学家,世界航天事业的先驱之一。他曾为著名的V2火箭总设计师。二战德国战败后,美军将他及其设计小组带到美国。此后他任美国空间研究开发项目的主设计师,主持设计了运载火箭土星5号,成功地在1969年7月首次达成人类登陆月球的壮举。他是当之无愧的“现代火箭之父”。

 

立志火箭事业

1912年3月23日布劳恩出生于德国普鲁士维尔西茨(Wirsitz,今属波兰,名Wyrzysk维日斯克,在波兹南以北100公里)的一个贵族家庭。他的父亲布劳恩男爵(Magnus Freiherr von Braun ,1878-1972)曾在魏玛共和国时期担任德国农业部长。母亲出身瑞典贵族,极有学识和教养。布劳恩是家中三个孩子中的老二。1918年维尔西茨划归波兰后,老布劳恩全家迁往德国本土,并定居柏林。

童年时代,布劳恩受母亲的影响很大。他的母亲是一位业余天文爱好者,喜欢研究宇宙空间。在布劳恩7岁时,母亲送给他一架望远镜,从此小布劳恩迷上了仰望星空,现出了对火箭浓厚兴趣。他大量阅读法国作家儒勒·凡纳尔(Jules Gabriel Verne,1828-1905)和英国作家赫伯特·乔治·威尔斯(Herbert George Wells,1866-1946)的科幻小说,特别是登月探险小说,开始深深着迷于星际探索。

1925年起,布劳恩进入了魏玛西北郊埃特斯堡(Ettersburg)的寄宿学校学习,在那里读到了欧洲第一代太空探索先驱赫尔曼·奥伯特(Hermann Julius Oberth,1894-1989,他是与俄国齐奥尔科夫斯基和美国戈达德齐名的航天先驱)的著作《星际火箭》(1923年发表),并开始对星际旅行深深着迷。1928年到1929年间,奥伯特担任电影Frau im Mond(月中女郎)的科学顾问,这使该电影充满了火箭科技的前景预测,事实上该电影也影响了如同布劳恩一般的许多后世科学家和火箭爱好者。

学生时代,布劳恩表现出与众不同的探索精神,13岁时进行了他的第一次“火箭”试验,将6只特大焰火绑在滑板车上,将滑板发射出去,自己则被警察扭送回家。他还因和朋友一起把老鼠放在离心机中测定生物承受重力加速度被女房东威胁过。

1930年,布劳恩进入柏林工学院(今柏林工大),成为奥伯特的学生,名师耳提面命,使他受益匪浅。不久布劳恩参加了老师创办的德国宇航学会,那时他才18岁,成为学会最年轻的成员;次年被选为理事会成员,还协助恩师进行液体燃料火箭测试工作。期间他曾在瑞士苏黎世理工学院学习一学期,进一步加深了科技功底。

当时,德国作为一战战败国受《凡尔赛条约》约束,不得拥有重型火炮,于是热衷于寻求新式远程武器,火箭当然是一个顺理成章的选择,受到陆军军械局贝克尔将军(Karl Becker,1879-1940)的特别重视。1929年秋,德国陆军已经开始探索喷气推进火箭以及用于运载炸弹的可能性。既是炮兵指挥官,又是工程学博士的沃尔特·多恩伯格(Walter Robert Dornberger,1895-1980)被破格晋升为少将,负责领导火箭研究。他发现布劳恩具有非凡的创造才能,便于1932年大胆启用20岁的布劳恩到陆军军械局从事液体火箭研究,担任总设计师。布劳恩深知,搞宇航离不开大型火箭,火箭研究是个涉及面很广,耗资巨大的系统工程,而没有雄厚的资金和政府的支持,火箭事业很难发展;先把火箭应用到军事上,就有可能为宇航奠定基础。想到这一层,他欣然应聘。

从1933年起,在布劳恩的领导下开始研究A系列火箭。他们很快就研制出A1火箭,但在试验时爆炸了。1934年两枚改进后的A2火箭在库默斯多夫(Kummersdorf,位于柏林以南25公里)炮兵试验场发射成功,射高到2400米。那年22岁的布劳恩获得柏林大学(今洪堡大学)物理学博士学位,导师为埃里希·舒曼(Erich Schumann ,1898 -1985)。其毕业论文论述了液体推进剂火箭发动机理论和实验的各个方面,被柏林大学评为“特优”。这虽只是一篇毕业论文,但它对航天事业的发展意义重大。甚至在大约30年后,德国宇航学会还将该文作为其正式期刊的特刊重新出版。就这样,布劳恩为自己的学生时代画上了一个闪光的句号,并开始迎接崭新的工作历程。

 

世界最早的导弹

库默斯多夫炮兵试验场距柏林太近,扩展不易,且不易保密。1935年,布劳恩在德国军队的支持下,选择波罗的海乌瑟多姆岛偏僻渔村佩内明德的一片开阔地作为火箭试验基地,军方按布劳恩的建议投入巨资,用一年多时间修建了各种设施。布劳恩担任研发中心的技术部主任,而基地司令则由多恩伯格担任。佩内明德火箭研究试验基地是当时世界上规模最大、技术设施最先进的火箭科研中心。

到1937年4月,布劳恩领导的火箭研究小组已拥有118名年轻的工程技术专家,平均年龄26岁。最多时基地有1-1.5万人工作。他们迁到佩纳明德不久,火箭研究工作就取得了长足发展。1942年10月3日,A4火箭首次发射成功,装上弹头,即后来命名为V2的导弹。

V2设计的巧妙与复杂程度,即使是现在也让人感到匪夷所思。布劳恩首先解决了燃料问题,当时一些液体火箭发动机采用了过氧化氢作为燃料,这种燃料太不稳定,布劳恩以酒精(75%的乙醇和25%的水)和液氧作为燃料的液体火箭发动机,保证了燃料的稳定性。V2的发动机燃烧室要维持在2500摄氏度,为防止发动机温度过高,布劳恩在燃烧室内外壁之间设计了夹层。  

V2有多神武?它全长14米,直径1.65米,重12.9吨,由大约2万个零件构成,是单级液体推进剂火箭,能够负载1000公斤高能炸药弹头,采用自主式陀螺制导系统,命中精度偏差5公里。最大飞行速度每秒1.8公里(时速5400公里)。最大飞行高度90公里。射向300公里外的英伦岛国,只需要5分钟。V2是第一个现代意义上的、可操控的火箭,发射成功当天,负责火箭研究的多恩贝格将军兴奋地对布劳恩说:“你知道我们今天完成的工作有什么意义吗?宇宙飞船诞生了。”后来V2虽被纳粹德国用于战争目的,但就火箭技术来说,它的确是航天史上具有里程碑意义的重大突破,标志着人类航天时代已曙光在现。V2奠定了现代大型运载火箭的基础,战后美、苏两国的火箭技术都是在V2的基础上发展起来的。

V2是世界上最早投入实战的弹道导弹。V系列导弹名称,包括V1、V2,由纳粹宣传部长戈培尔亲自命名,V就是德文Vergeltungswaffe(复仇武器)的缩写,意味着德国要用这种全新神器为一战战败雪耻,向战胜国复仇。这里补充一下,V1导弹是世界上第一枚成功的巡航导弹(旧称飞航式导弹)也在佩内明德试验。它长7.74米,翼展4.9米,重2.2吨,飞行最高3000米,时速最高645公里,它通过蒸汽弹射器从一个长长的斜面滑轨平台上发射,是一种大规模杀伤性武器,携带着一个840公斤的弹头。这是一个与 “V2”垂直起飞火箭竞争的设计,1943年1月发射成功。设计者为罗伯特·卢瑟(Robert Lusser,1899-1969)。V1是巡航导弹,它采用一台涡轮喷气发动机为动力,整个射程内都在大气层内飞行。而V2是弹道导弹,采用液体火箭发动机,先出大气层,然后再入大气层。

V2这种依靠液态燃料推进器的武器,是世界上首枚投入实战的弹道导弹,亦为现代战略导弹的鼻祖,也是首个进入太空的人造物体,如果循此前进,用多级火箭就可达到克服地球引力所需要的宇宙速度。

但布劳恩的火箭研究成果,并没有被用于他向往的太空旅行,而是被首先用在了战争上。从1942年底V2导弹定型投产到德国战败,纳粹德国共制造了6000多枚V2导弹,其中向英国发射了1054枚V2导弹,还发射了10492枚V1导弹。仅伦敦就有8000多人丧生,造成的心理恐慌更是远远超过了实际伤亡。

虽然布劳恩制造了火箭,但是他反感自己的成果被用作战争武器。当V2导弹袭击伦敦的消息传出后,布劳恩说这是“一生中最黑暗的日子”,并在同僚中公开声称:“我们的火箭表现出色,只是它在一个完全错误的星球上着陆。”

但是V2并未能挽救纳粹的命运。1943 年 8 月17、18日佩内明德遭到英国皇家空军596 架轰炸机的袭击。遭到广泛破坏。迫使整个火箭生产线和实验室转移到了位于德国中部城市诺德豪森(Nordhausen,又译北豪森,埃尔福特以北73公里)的地下工厂中。

1945年春,布劳恩带队向南撤退,5月2日,在南德阿尔卑斯山区,布劳恩带领火箭研究小组的120多位专家向美军投诚。既然大局已定,他认为自己新的义务就是从德国崩溃的废墟上,把对将来征服宇宙空间极其宝贵的贡献拯救出来,并献出他的本领。在冯布劳恩看来,只有美国才能给自己更大的舞台。

1945年5月苏军占领佩内明德,厂区一片疮痍,但不少厂房和设备仍然完好。苏联著名火箭设计师科罗廖夫(1907-1966)曾于9月亲临此地考察。苏联人把可用设备和部分德国科技人员拉走,用于研发苏联导弹。1992 年德国在前试验场的发电站办起了历史科技博物馆,介绍现代火箭科学的发源地以及世界最早的导弹的研发历史。当年的混泥土掩蔽堡垒(Bunkerwarte)作为博物馆入口,馆舍大院竖立着高高的V2火箭,令人思绪万千。

 

使人类登上月球

1945年9月,布劳恩和他的组员被遣送到美国一处规模巨大的军事设施,得克萨斯州的布利斯堡(Fort Bliss,埃尔帕索西北部)。布劳恩诙谐地说美国人“一网捕到了一条大鱼”。从此,他开始为美国效力,布劳恩时年33岁。至于说他是自愿还是被迫前往美国的,当然由不得他选择。不过,从他内心深处想,只有去美国才能实现他的太空梦想,别无他选。

但起先这条“大鱼”并未得到重用。在这个新家,布劳恩和他的组员给美国军方、厂方和大学的人士培训有关火箭和导弹复杂的设计制造技术。在新墨西哥州的白沙导弹靶场(White Sands Missile Range,位于阿拉莫戈多)协助恢复了一支从德国运回的V2火箭。

朝鲜枪声一响,战略导弹突显重要了。1950年布劳恩和他的团队被转移到阿拉巴马州的亨茨维尔(Huntsville)研制弹道导弹。

无沦是谈起发射卫星、飞船或航天飞机(space shuttle,又译太空梭),亨茨维尔人都非常自豪,因为美国所有的宇航活动都离不开此地研制的运载火箭。他们甚至把自己的家乡称为“宇宙太空之都”(The Space Capital of the Universe)。 口气是大了点,但无论如何,火箭之城的称誉对该市来说是当之无愧的。

亨茨维尔位于亚拉巴马州,距田纳西河不远,本来是南方产棉区的一个蕞尔小镇。它的高科技之路开始于1941年。这一年,该市选出的一位国会众议员为家乡争取到一个联邦投资的大项目,在这里建设一座化学武器新工厂。这个工厂后来称为红石兵工厂(Redstone Arsenal)。布劳恩就在红石兵工厂实验场成立了美国第一个火箭研发中心。他成功研发出红石导弹。这种导弹长19.2米,直径1.78米,总重18吨,成为美军第一代携带核弹的中程导弹,射程300多公里。后来又研制成“丘比特”(Jupiter,又译丘辟特,射程2400公里,地下井发射)、“潘兴”式导弹(射程1800公里,机动发射)。1955年布劳恩归化为美国公民。担任美国陆军导弹局发展处处长。其实研制导弹并非布劳恩的本意,发射搭载卫星的火箭,才是他的心愿。但美国军方对此并不感兴趣。

1957年10月4日,苏联抢先一步,发射了人类第一颗人造卫星,震惊了全世界。当时,布劳恩正在亨茨维尔出席一个鸡尾酒会,得知消息后,他压抑已久的情绪终于爆发了:“我就知道苏联会做到,而我们的设备却被束之高阁。” 苏联的卫星令美国公众万分震惊,引起了对艾森豪威尔政府在航天时代固步自封的大量批评。公众的呼声发展成咆哮、怒吼。布劳恩终于可以放手大胆实行他的航天计划了,这时,布劳恩才有机会真正施展他的才华。

短短三个月,布劳恩团队就开发出丘比特C型火箭(Jupiter-C,又译木星-C探空火箭,曾改名为“丘诺”1号火箭Qiunuo 1 carrier rocket),在1958年1月31日成功发射人造卫星探险者1号,美国终于进入了太空时代。亨茨维尔街道上载歌载舞。基地的3300名技术人员和科学家再次见识到了布劳恩天才般的组织协调能力。

随着咄咄逼人的苏联太空攻势,1958年美国特别组建直接归总统掌管的美国国家航空航天局(NASA,又称美国宇航局),布劳恩成为其领导成员。两年后,NASA成立马歇尔航天中心(George C. Marshall Space Flight Center),设在亨茨维尔。美国有三个航天中心,各有分工。肯尼迪航天中心(在佛罗里达州)主要负责航天器发射,而约翰逊航天中心(在休斯顿)主要负责航天员训练和航天器升空后的指挥、追踪。但它们都属于服务性质的。而马歇尔航天中心才是美国宇航业的研发中心,相比之下,应该说它才是重中之重。在布劳恩立志献身于太空航行事业40年后,他终于可以摆脱为了实现自己的理想而被迫将天赋用于研制毁灭工具的两难境地: 亨茨维尔的“红石”导弹基地变成了马绍尔航天飞行中心,由布劳恩出任中心主任。

从1960年到1972年,一干就是十多年,这正是布劳恩大显身手的黄金十年。1961年5月5日布劳恩研制的红石火箭将美国第一位航天员艾伦·谢波德(Alan Bartlett Shepard Jr.,1923-1998)送上太空,完成亚轨道飞行。20天后,就是1961年5月25日,美国总统肯尼迪宣布登月计划,即“阿波罗”登月工程。布劳恩被任命为美国总统空间科学顾问,分管“阿波罗”登月工程,直接主持“土星”5号运载火箭(Saturn V)的研制。
  “土星”5号是布劳恩的杰作,是世界上功率和推力最大的火箭,也是整个“阿波罗”登月计划的关键。这枚三级液体火箭全长85米(与飞船组装在一起长110.6米),直径10米,起飞重量2930吨,能将50吨重的飞船推上月球轨道,总功率约2亿马力,相当于200万辆轿车功率的总和。它由560万个零件组成,有8000家公司参与了研制。

1969年7月16日凌晨4时,布劳恩在肯尼迪航天中心指挥发射土星5号,将阿波罗11号飞船送上太空。7月20日晚,飞船的登月小艇(子船)成功登陆月球。宇航员阿姆斯特朗迈出了人类在月球上的第一步。通过多年的艰苦努力,布劳恩终于使人类登上了月球,许多人评论这是历史上最伟大的成就,人类最美妙的时刻。控制中心对宇航员“你脚下的足迹也是布劳恩博士的足迹”的通话,无疑是对布劳恩成就的最高肯定。

从1969年7月到1972年12月,“土星”5号先后完成了6批次载人登月飞行,将12名航天员送上月球。阿波罗登月工程总共斥资240亿美元,42万人参与。这不仅彻底扭转了整个太空竞赛美国落后的颓势,更为重要的是,一举将人类太空探索推向最高潮,至今还是人类史上飞越最远的宇航纪录。

1970-1972年,布劳恩担任NASA主管计划的副局长,完成了航天飞机的初步设计及今后10年的研究规划。

1972年功成名就的布劳恩离开了NASA,先后在一些公司担任顾问等职。他发挥余热,把大部分时间和精力用于促进各种卫星技术计划的发展。

1977年6月16日,布劳恩因大肠癌在弗吉尼亚州亚历山德里亚(Alexandria,在华盛顿南9.5公里处)逝世,终年65岁,并被葬于当地的Ivy Hill公墓。

布劳恩曾回忆说“火箭就像古罗马的守门神(Janus)那样具有两幅截然不同的面孔,即火箭可以用于和平目的的空间探索,也可以用于毁灭人类的战争。”

有人总结布劳恩的成功要素为:儿时的梦想、不懈的努力、过人的天分,以及一点不择手段。可谓军用导弹之花,最终结出了航天技术之果。




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