即使把靈魂賣給惡魔,也要飛向宇宙——從火藥兵器到登陸月球的火箭夢

即使把靈魂賣給惡魔,也要飛向宇宙——從火藥兵器到登陸月球的火箭夢
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我們想讓你知道的是

馮.布朗從小就拿著望遠鏡,對天文學及宇宙充滿興趣。他並不希望火箭被當作戰爭武器,因此,V-2火箭裝置導彈時,他曾說:「火箭雖然能夠完美地運作,但將會到達不同的行星」。後來他則解釋說:「只要是為了飛向宇宙,我覺得即使把靈魂賣給惡魔也無所謂。」

文:(監修)池內了、(編著)造事務所

據聞中國古代發明的火箭,透過元朝(現在的中國蒙古)在各地被作為武器運用。

傳到日本的古代火箭,則作為狼煙或祭神時使用,現在仍然留存。

接著從蒙古到印度,十九世紀再傳至英國,成為遠距離攻擊武器。科學技術的發展,近年也開始有了使用液體燃料式火箭的宇宙旅行。

現在,火箭再度成為兵器而受到注目,核能飛彈成為人類威脅;和平利用火箭的夢想能夠實現嗎?

美國國歌中的火箭

一九三一年三月三日美利堅合眾國的國歌所採用的《星條旗》,仔細注意它的歌詞,其中有一句:And the rocket’s red glare, the bombs bursting in air.

這個部分譯成中文,意思是「火箭燃燒著艷紅火焰,炸彈在宇宙中轟轟作響」。國歌中寫到火箭,是因為阿波羅計畫登陸月球;十足美國風格的歌詞,但歌詞中提到的火箭,其實是當時敵國的英國火箭。

星條旗歌詞完成於一八一四年九月十四日,正值一八一二年開始的美英戰爭期間。作詞的弗朗西斯.斯科特.基(Francis Scott Key),當時正為了俘虜交換一事,在英國軍艦上參加交涉。為了保持機密,他只能沉默地看著英國軍艦攻擊美國堡壘。弗朗西斯透過炮火的硝煙,看到承受激烈攻擊的堡壘上一面美國國旗仍然迎風飄揚,他被這個景象深深感動,隨手在一封信的背後寫下了〈麥克亨利堡壘〉一詩。

當時的火箭,是從英國軍艦擊發的康格里夫火箭(Congreve rockets),其紅色火焰是火箭發射時的固體燃料特有的噴射火焰。康格里夫火箭參考了過去印度軍隊的火箭技術,於一八○一年由英軍開發,並在拿破崙戰爭(一八○三至一八一五年)加以使用,發揮了戰果。之後也把救難用的繩索運送到遇難船為目的使用。

日本傳統「火箭」

日本有些祭典,會把有如康格里夫火箭外形的巨大火箭打到天空,具有煙火效果。最有名的是埼玉縣秩父市的傳統活動龍勢祭,其每年十月舉辦,會打出三十幾支稱為「龍勢」的手工火箭。

龍勢的機關是將切割好的松木插入竹筒內,形成火藥筒,再填裝黑色火藥製成。點火時會由竹筒下方噴出白煙飛上天空,最高可達五百公尺的高空。

日本龍勢的原型,據說是在鎌倉時代文永之役(一二七四年)時,追溯當時的元朝(蒙古帝國)使用的武器製作而成。日本戰國時代,原是各地緊急時的聯絡手段而當作往上打信號的狼煙使用,之後加以改良,成為祈願農業豐收的祭神或祭典用,現在仍然遺留著。

另外,除了日本以外,還有東南亞(泰國東北及寮國)也有這種儀式。火箭噴著煙升到高空的模樣,看起來像「龍」一般,和日本相同,此外,在東南亞也有祈雨的意思。

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康格里夫火箭概略圖:為了讓放入推進劑和炸藥的火箭筒能穩定直射,裝設了長木竿。

以竹竿及黑色火藥飛向天空的火箭

康格里夫火箭原型的印度火箭,或是更原始的火箭傳到日本、東南亞有它的原因。因為使用固體燃料,能使飛翔穩定的方式;這種早期的火箭是由中世紀的中國發明。

六至七世紀的中國發明了黑色火藥。根據十四世紀的中國所寫的戰術論,火矢、火箭、大砲等使用火藥的兵器陸續出現。日本的龍勢起源於元朝,人類開始製作火箭,想必也是在十至十二世紀的中國。

近年有一件事和中國及火箭、龍勢與祈雨有關。近十年間中國內陸不斷沙漠化,缺水問題變得很嚴重。因此在中國使用火箭,進行世界最大規模的人造雨。另外,二○○八年的北京奧運,則是為了避免在開幕式下雨,北京發射一一○四枚搭載人工降雨物質(碘化銀)的小型火箭,把雨雲擋在北京城外,實際是否有效果至今不明,但北京奧運開幕當天確實放晴。

人造雨需要讓構成雲的微細水滴集結,讓雲滴變大到某個程度。這時若是有微粒子(催化劑)成為中心核,雲滴就容易變大;碘化銀正是最適合的物質。燃燒時會冒出大量煙霧,使用黑色火藥的龍勢(早期的火箭),噴射的煙霧微粒子形成催化劑,因此容易下降。由此可見,現在東南亞發射祈雨的火箭,其實也有它的道理。

從科幻小說到近代火箭

法國小說家朱爾.凡爾納(Jules Gabriel Verne)於一八六五年和一八七○年寫了兩篇小說:《從地球到月球》、《環繞月球》,被併稱為《月球旅行》的故事,寫的是從又長又巨大的大砲,將載人的砲彈打到月球上,繞月球一周後回到地球的故事。

英國作家赫伯特.喬治.威爾斯(Herbert George Wells)一八九八年發表《星際戰爭》,描述搭著火箭型太空船的火星人,從火星來到地球,對地球展開攻擊,但數日後因為感染地球的細菌而全數滅亡的故事。

這些都是以當時的科學知識為基礎寫的故事,是現代科幻小說的先驅。事實上,對近代火箭開發有貢獻的兩個人,就是因為童年時讀了這些小說,因此對宇宙抱著強烈的憧憬。其中一位是讀了《月球旅行》的奧匈帝國的赫爾曼.奧伯特(Hermann Julius Oberth),另一位則是讀了《星際戰爭》的美國人羅伯特.戈達德(Robert Hutchings Goddard)。

他們分別待在相隔遙遠的土地,幾乎沒有交流,卻在差不多同樣時期,各自發明了使用液體燃料為推進動力的火箭。尤其是擁有工學知識及技能的戈達德,他於一九二六年獨力開發世界第一枚液體燃料火箭,並且試驗發射成功。另一方面,奧伯特認識了一位提到近代火箭絕對不能提到的人物,那就是德國的沃納.馮.布朗(Wernher von Braun)。此外,奧伯特描繪的火箭剖面圖,和後來的V-2火箭極為近似,可見他預見未來的準確性。

成為戰爭武器而不斷進化

馮.布朗上大學時,當時的德國首相是阿道夫.希特勒,其執政方針是重整國家擁有強大的軍事力量。為此,布朗接受德國的國防軍隊支援,進行液體燃料(乙醇及液態氧)火箭的開發。

當時的火箭是以噴射到高空、長距離飛行為目的,基本上還在實驗的階段,並未搭載彈藥。不久,政府在「火箭必須以成為軍用裝備為前提」才能繼續進行開發實驗。於是,當時馮.布朗的團隊,曾經成功發射高度達二‧四公里以上的液體燃料火箭。此時正好納粹德國取得政權,第二次世界大戰爆發,火箭也正式成為飛彈武器被製造出來。

另一方面,A4火箭,在第三次試射時成功,最大高度曾超過一百公里,在一九二公里處掉落。一九四二年十月三日,是人造物體初次到達太空的日子,也是彈道飛彈完成的日子。A4火箭由於搭載了約一噸的彈藥,被視作復仇武器的卻是V-2火箭。其使用於一九四四年的攻擊,比利時的安特衛普射出一六一○發,往英國倫敦發射一三五八發。

戰爭末期的V-2火箭,最長距離達三百二十公里(高度八十八公里),垂直上升的最大高度為二○六公里。若是搭載人工衛星代替彈藥,要航向外太空的性能完全沒問題。

順帶一提,V-2火箭即將完成前,馮.布朗被納粹親衛隊及蓋世太保逮捕。原因是他被懷疑「開發火箭繞行地球一周,或是發射到月球的火箭,優先於飛彈武器的開發」的國家判亂罪嫌疑。但後來經過希特勒仲裁,最終馮.布朗被釋放。

一九四五年德國漸漸有戰敗的跡象,於是馮.布朗帶著五百名V-2火箭開發人員,逃亡美國。中途雖然被蘇聯逮捕成為戰俘,但經歷種種波折後,最後馮.布朗和一百二十六名技術人員被移送到美國德州陸軍基地,因此能繼續開發研究火箭,也因而間接壯大了美國太空發展的計畫。

即使把靈魂賣給惡魔,也要飛向宇宙

馮.布朗從小就拿著望遠鏡,對天文學及宇宙充滿興趣。他讀了奧伯特所寫的論文〈飛往星際空間的火箭〉後,便一心投入宇宙火箭的開發。

他並不希望火箭被當作戰爭武器,因此,V-2火箭裝置導彈時,他曾說:「火箭雖然能夠完美地運作,但將會到達不同的行星」。後來他則解釋說:「只要是為了飛向宇宙,我覺得即使把靈魂賣給惡魔也無所謂。」

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沃納.馮.布朗(1912∼1977)

飛向月球的「阿波羅計畫」

馮.布朗逃亡到美國以後,在美國運用V-2火箭技術,製造出軍事用途的紅石飛彈。但是馮.布朗並未忘記「和平運用火箭」的夢想,他發表了設置太空站及月球探險的構想。一九五八年,改良紅石飛彈製造而成的「丘比特C型火箭」,成功發射出世界第二枚人造衛星「探險者一號」。

之後,NASA(國家航空暨太空總署)成立;一九六一年約翰.甘迺迪總統一就任美國總統,便發表「要在一九六○年代之間,讓人類能到達月球」的聲明,啟動阿波羅計畫。

過去的水星計畫(將人類送入地球軌道)雖然成功,但持續發射人造衛星的載人飛行計畫則由蘇聯的尤里.加加林領先。因此,阿波羅計畫被美國視為樹立美國火箭實力的重要太空計畫。

終於,一九六九年七月二十日,馮.布朗率領的團隊開發農神五號,運載火箭發射的阿波羅11號,成功登陸月球。

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阿波羅11號在月球上探查的狀況:1967年7月20日,可以看到右側的登月小艇。指令長尼爾.阿姆斯壯拍下太空人伯茲.艾德林在月球上裝置地震儀的照片。

日本火箭的獨自開發路線

日本的火箭開發路線,和世界上其他國家不同。戰後,系川英夫先進行鉛筆火箭(Pencil Rocket),確立有別於歐美的固體燃料火箭技術。從鉛筆火箭(長二十三公分)到嬰兒火箭(長一‧二公尺),階段性的大型化,一九六○年以河童火箭八型(長十點九公尺)到達太空。一九七○年以L-4S火箭發射日本首枚人造衛星「大隅號」。

大約同一時期,宇宙開發事業集團組織化,採用美國三角洲運載火箭的技術,進行液體燃料的N-I運載火箭開發。開發N-II運載火箭後,改由日本自行研發,開發液體燃料的H-I及H-II運載火箭。

現在發行大型的人造衛星及太空探測器,都是使用液體燃料火箭的H-IIA型及H-IIB型的運載火箭,而發射小型人造衛星,則使用固體燃料的低成本型愛普瑟隆固態燃料火箭。另外,未來將在二○二○年計畫發射全長六十三公尺,與過去相比,最大級的新型基幹火箭試驗機。此外,與過去以開發大型火箭為目標畫清界限的,是以北海道為據點的兩個集團研究,分別以不同方式開發小型火箭。

如果沒有火箭,就不會有人造衛星,也就無法使用氣象衛星或地球觀測衛星預防自然災害、運用GPS進行定位、以太空探測器或太空望遠鏡探索宇宙之謎,更別說進行太空的國際互助合作。由此可見,火箭的發明對人類而言,至關重要。

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世界主要火箭(發射衛星用):除了中央的農神5號運載火箭(SaturnV)及太空梭(Space Shuttle)外,都是現役或計畫使用的機型。阿波羅計畫使用的農神5號運載的火箭,尤其巨大。

書籍介紹

改變世界的30個重要發明:酒、紙、眼鏡、時鐘、鐵路……,扭轉人類食‧衣‧住‧行的關鍵物品》,采實文化出版
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作者:(監修)池內了、(編著)造事務所
譯者:卓惠娟

人類許多重大發明,竟源自某人的「不經意」﹖今日看似平凡無奇的物品,卻是當初提升文明層次的轉捩點﹖從30個發明,看見改變世界的關鍵力量!

生活在極度便利、舒適的21世紀,我們習慣每天使用電腦、時鐘、電話、餐具,行走在安全的「道路」、隨手可得的「紙張」,但它們是如何從無到有被發明出來的呢?這些在今日被視作「理所當然存在」的物品,又是如何扭轉人類食、衣、住、行,甚至思想、文化與生活品質呢?

未命名
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責任編輯:朱家儀
核稿編輯:翁世航


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