火箭和“自杀俱乐部” ——冯·卡门自述 节选自《冯·卡门——航空与航天时代的奇才》   1936年的一天,三个年轻人走进加州理工学院我的办公室。他们满怀希翼地向我提出一个非同寻常的要求:支撑他们搞一支探空火箭。现今,火箭已不是什么神奇东西。不过,要是对年轻人说30年前火箭只是一种幻想中的东西,他们也许会大感惊奇呢。这三个青年,马林纳、帕森斯和福曼已经向学校其他教授寻求过帮助,结果都被拒绝了。那时候,火箭在人们心目中是不现实的玩艺儿,甚至在科学上也毫无研究价值,小密立根早就规劝马林纳,还是到飞机制造部门找个美差为好,不必在一项没头没脑的研究计划上空耗时间。由于我这个人有些爱标新立异的小名气,又是好好先生,因此,三个人在失望之余再到我这里来碰碰运气。   火箭是一项十分古老的发明。技术书上称火箭运动原理叫“反作用推进”。   据说,中国人早在11世纪就使用火箭做燃烧弹。开始可能是采用弓箭发射燃烧物质,当他们发现燃烧产生的气体反作用力能推动射出去的箭后,才做出火箭。1500年前后,他们已经考虑载人飞行火箭。传说有个名叫“万户”的发明家造了一辆两轮椅,椅子上装了47支黑火药火箭作起飞动力。他坐在椅子上手握两个大风筝,一旦升空后即以之继续飞行。据说,火箭一点火,椅子、风筝和万户在一阵浓烟与火光中一去不复返了。   此后,火箭和火炮几乎并驾齐驱发展。1803年,俄国人在俄土战争中使用过火箭。英国人在1812年战争中也用过火箭。然而,从1860年起,火箭就开始让路给杀伤力更强的自旋式炮弹。到了1865年,炮弹的优越性已十分明显,英国参谋总部正式宣称火箭在战争中没有多大用处,并把它从军事装备中剔除出去。有趣的是,第二次世界大战期间,饱和轰炸比命中准确性显得更重要,这时,英国人又回过头来拣起火箭。实践证明,造火箭比造高射炮既省时又省钱。   跑来向我提出要搞火箭的三个青年完全了解火箭的发展历史与现实状况。他们希翼制造和试验一批能推进到30-80公里高空的液体火箭和固体火箭。这虽然还不是空间飞行先驱者所憧憬的登月飞行,但这样一支小小的火箭,要是再配备上一些探测仪器,就能发射到气球无法达到的高度,从外层空间边缘带回宇宙射线和气象方面的信息。因此,我认为很值得一试。当时的情景,又使我想起了第一次世界大战后到亚琛要我帮助制造滑翔机的那些青年。   那天晚上我下了决心,答应这些小伙子在古根海姆试验室空闲时候使用试验室设备。在他们需要时,再给予引导,并且同意马林纳写关于火箭推进及飞行特性的博士论文。同时,我还让既不是加州理工学院学生,又不是工作人员的帕森斯和福曼跟马林纳在实验室一道工作。这一下,他们简直欣喜若狂。不久,又有两位火箭热心者加入了他们的行列。一位是A·M·O·史密斯(绰号阿木),另一位就是钱学森。仿佛命运注定了这两个人对火箭技术要起关键作用,从此以后,加州理工学院就成了美国第一所严肃研究火箭的大学了。   开头伊始,火箭小组就为筹措研究经费动足了脑筋。管接头之类材料,他们到废料堆去找,特殊构件就自己掏腰包购买。那时候根本没有什么火箭研究津贴费。我记得,马林纳曾经请当时为影片制片企业搞大气预报的克瑞克教授向富商们游说,请他们为火箭研究慷慨解囊。与此同时,马林纳本人也为争取法国宇航学会一年一度的瑞普-西塞火箭学最佳论文奖金而奋斗。该奖金系法国银行家、火箭迷路易·叶尔希所设立。1939年,马林纳终于获奖。因战争使音信隔绝,直到1946年,他才知道自己获得了奖金。这时,火箭状况已大为改观了。1937年某天,火箭小组收到了一笔意想不到的款子,实际上,这也是小组的唯一基金。有个叫韦尔德·安诺德的学生坚信火箭有发展前途,要求当火箭小组的摄影师。如果小组同意,他愿意出1000美金研究费。马林纳欣然接受这个要求,安诺德马上用报纸包了 500元现钞送来。后来不知道为什么,他一声不吭地离开了加州理工学院,从此便沓无音信。最近,我才打听到,这位资助加州理工学院火箭小组的伟大慈善家是内华达大学的校董,已于1961年去世。   火箭小组既搞液体火箭试验,又搞固体火箭试验。液体火箭采用氧和酒精作推进剂,固体采用无烟火药作推进剂。这种无烟火药就是诺贝尔发明后一直用于制造军火的炸药,技术上叫双硝基推进剂,是硝化甘油和硝化纤维素的混合物。这种环形炸药一经点燃,在几百分之一秒内能产生极大的爆炸力。   火箭小组最先搞到试验阶段的液体火箭和后来美国火箭学会制造的液体火箭类型相似,发动机为非冷却型,使用氧和酒精做燃料进行了一系列试验。到了1937年初,小组取得的试验结果使我确信整个试验计划完全值得继续干下去。   在试验中,有些火箭性能大大出乎青年火箭家们的意料之外。记得有一次在推力测定试验中采用二氧化氮作氧化剂。他们将一台小型火箭发动机吊挂在位于试验室底层的12米长单摆下端,摆的上端固定在三楼天花板上。火箭发动机点火后,推力将使单摆摆动。然后根据摆动幅度算出推力大小。这原是俄国查思德尔提出的一种标准测试方法,戈达德使用过。不料火箭小组进行试验的发动机竟会点不着火,顷刻之间,整个试验大楼充满了一片令人窒息的烟雾,所有设备上都落满了灰尘。   事发后有些人抱怨说,在试验室里搞火箭太危险了。这一来,我只好将火箭小组迁出试验室,在靠近大楼角落一块空着的混凝土平台上暂时落脚。不久,又接连发生了两次爆炸,试验大楼被震得激烈摇晃。第二次爆炸特别利害,竟将仪表上一个零件炸飞,从马林纳站立位置上飞过去,深深地嵌进了墙壁。要是他当时正站在凳上观测,准会去中他脑袋把他砸死。由于我要他送打字机来,爆炸时他正坐在我家里,这真是万幸。从此以后,加州理工学院学生就挖苦说,火箭小组是“自杀俱乐部”。   为了避免校方找麻烦,我就让火箭小组尽量在校外进行试验研究,试验场地离建筑物越远越好。经过一番物色,终于在帕沙迪纳西郊鬼门坝背后的阿诺约塞科找到了一块合适地方。现今著名的喷气推进试验室就在那儿附近。那地方能搞些简便的试验台,做试验也比较安全,至少不会危及加州理工学院。几年后我才知道,在第一次世界大战期间,戈达德和火箭筒发明者希克曼也在这地方做过无烟火药军用火箭试验。   火箭小组在那儿连续干了一年左右,大部分时间研究各种火箭推进剂性能。那时,根本没有制定液体火箭和固体火箭技术规范的文献资料,所以火箭小组一切都得用分析法和试错法从头做起。   在此期间,马林纳曾经到新墨西哥的罗斯威尔去向戈达德教授求教,去时还带了密立根博士的先容信。   据说,戈达德是世界上最早发射液体火箭的人,他在马萨诸塞州发射火箭的时间是1926年,比俄国人要早上4年。这枚火箭只达到12.6米高度。当然,它具有历史意义,不过,我始终认为,最早的人物和最伟大的人物不能等量齐观。比如,人们交口赞誉第一架飞机,毫无疑义,莱特兄弟的飞行是历史性事件,实际上,它并不比凯利、库塔和茹可夫斯基等人提出的升力理论更重要。   正是由于升力理论,科学的载人飞行才能够实现。为了互相促进,大家加州理工学院火箭小组当然希翼能从戈达德那里多获得一些资料。不料戈达德却坚持保密。后来马林纳对我说,他跟戈达德到发射场观看了发射塔和试验台,然而,戈达德既不肯让他看火箭发动机,又不愿拿出测试数据。我猜想戈达德可能认为,任何来客不是想套出他的设想,就是要挖苦他,因此对来访者都抱怀疑态度。他拿出一张纽约时报的剪报给马林纳看,那上边就是一篇嘲笑火箭的文章。马林纳对这次访问结果虽然颇感失望,但他依然决心同火箭小组坚持干下去。保密有保密的坏处,它往往会使科学家不知不觉犯方向性错误。比如,我听说戈达德化了三四年时间为自己的探空火箭搞回转仪。其实,这纯粹是白费时间。因为高空火箭在飞行中根本就不需要用回转仪这样复杂的仪器来保持稳定。发射前,火箭靠发射塔保持稳定,这种发射塔比戈达德使用的稍高一些。火箭一飞出发射塔,达到一定速度时,靠安定尾翼就足以保持稳定了1945年,马林纳和喷气推进试验室小组发射“女兵下士”火箭完全证明了这一点。“女兵下士”火箭是美国首次发射成功的高空火箭,飞行高度达到75 000米。   经林德伯格推荐为戈达德研究项目出经费的古报海姆,对戈达德的进展速度也感到怀疑。于是,1938年秋天,他把克拉克·密立根、戈达德和我请到长岛他府上参加一次工作午餐会,同时出席的还有航委会和空军方面的代表。古根海姆致词说,各位都在为美国防务出力,因而应该齐心协力,互通情报。   大家都回答说,应该,应该!结果,戈达德只愿把液氧泵图纸拿出来交给加州理工学院小组干,那是因为他手下只有两个机工,自己造不了。至于火箭发动机资料,诸如燃烧室和喷嘴结构等,他一点也不肯给大家。我只得给古根海姆去了一信,非常抱歉地声明:由于不了解全面情况,我无法开展工作,因此,我将不得不退出原先的协定。我相信,戈达德晚年一定很生气。因为他在火箭方面毫无成就,而通用航空喷气企业和其他一些部门却使火箭日渐成为一门工业。戈达德之所以和现代火箭技术无直接关系,正因为他自己走进了一条死胡同。戈达德是个有发明创造的人,并且具备良好的科学基础,然而他却不是个科学创造者,而且为人又过分谨慎。要是他信任别人,我认为,他早就把实用高空火箭搞成功了,这样的话,他的成就要大得多。可惜,他既不听别的专家意见,又不肯吐露自己取得的成就,结果使自己原地踏步,停滞不前。   到了1938年,大家在火箭方面已经取得一些可喜的成果。马林纳和钱学森对火箭发动机的热力学特性作了理论分析,他们发射了一些自制的小火箭,对理论研究的一些结论进行验证。为了耐高温,火箭的排气管和燃烧室采用了碳衬。时至今日,大型火箭仍使用这种材料。那年,美国航空学会破天荒第一次接受了一篇关于火箭飞行的论文,编辑是马林纳和史密斯,是由小密立根推荐的。这时他已改变观点,认为火箭大有发展前途。   火箭小组这时虽已引起许多企业注意,然而,无论是工业界或者政府部门,对火箭的实用性仍毫不关心,但也出了个大冷门,那就是圣地亚哥的联合飞机企业总裁罗奔·弗里特。他预见到火箭具有一种崭新的潜在用途——用于重型飞机的助推起飞。于是,马林纳就到圣地亚哥拜会了弗里特。接着就起草了一份报告,详细先容了这种火箭发动机大有希翼的发展前景。   那时候,大家根本就想不到军方会对火箭感兴趣;在大家心目中,陆军兵工署跟火箭是风马牛不相及的。不料1938年5月,陆军航空兵司令安诺德竟到大家实验室来了一次,这大大出乎大家意料之外。安诺德将军对火箭研究工作很关心。后来到了秋天,他邀请马林纳和我去华盛顿参加一个会议。结果,这次会议终于使火箭局面大为改观。那一年,世界大战的危险日益增长,有识之士都已预见到战争不可避免。安诺德深知科学对战争具有巨大作用,组织了一个挂在美国科学院名下,协助陆军航空兵工作的委员会,我也是该委员会委员。由于他要给委员会下达一些研究课题,才召集大家到华盛顿开个会。他提出了一些课题,其中有结冰条件下提高轰炸机窗口能见度的方法和重型轰炸机火箭助推起飞装置的研制。运用火箭助推起飞装置是为了让重型轰炸机能在一些小型机场起飞。太平洋上许多岛屿都有这种小型机场。   我这是第一次听到官方公开声称对火箭用于军事感兴趣。会议结束后,大家几个人就讨论完成这些项目的可能性,并考虑课题分配问题。麻省理工学院航空系主任汉赛克博士最后说:“好吧,能见度问题由大家接下来,那件玄妙的差事就让卡门去承担吧。”   我以为汉赛克是开玩笑,不过,我觉得他这话却代表了当时许多科学家的观点。甚至像布希这样一位有影响的科学家,有一次也对老密立根和我说:“我真百思不解,一个科学家或工程师为什么要在火箭上忙活。”听说麻省理工学院还拒绝接受古根海姆提供的火箭研究基金,认为搞火箭是白费钱。正因如此,麻省理工学院才一直置身于火箭领域之外许多年。说来有趣得很,“火箭”这个词如此不受欢迎,当初大家为了容易打交道,写报告干脆就不用它。   事后表明,汉赛克把“玄妙”差事踢过来,我真该谢天谢地,因为这件事为我的事业开创了一个最佳时期。不过当时我最满意的是,山姆大叔终于要拿钱出来帮助孩子们搞火箭了,这样,孩子们就不用再掏自己的腰包。第一个合同金额是1000美金。一年后,由于火箭研究工作卓有成效,大家就要求签定金额达10000美金的第二个合同。   安诺德的助手契德罗少校到加州理工学院来跟我商谈第二个合同。在谈到某处时,他问道:“卡门,你坦率地讲,航空兵在火箭这玩艺上花费10000美金到底值得不值得?”   今天,当我看到美国航天局仅空间计划一项的年预算就高达50亿美金,总觉得契德罗的话比第一次世界大战后说搞民用航空是件蠢事还要可笑。