改写历史的两秒半

1926年3月16日，在马萨诸塞州Auburn他叔母农场的一块白雪覆盖的田地上，Robert Hutchings Goddard点燃了一枚液氧和汽油驱动的火箭，看着它升入灰色的冬日天空，飞行了184英尺，最高高度41英尺，在发射后2.5秒坠入一个卷心菜地。这次飞行几乎在开始前就结束了。但其影响至今未结束。

一百年后，Goddard那次2.5秒的飞行成为了人类历史上最重要的工程演示之一——证明了液体推进剂火箭可行，证明了大气层外的控制飞行是可以实现的，证明了一个资源有限、面临制度怀疑的孤独发明家可以建立最终能将人类送上月球、将科学仪器送到外行星的技术基础。

这个百年纪念恰逢Goddard开创的火箭工业达到前所未有的活跃时期。SpaceX一次发射数十颗Starlink卫星。Blue Origin和多个大陆上的火箭初创公司正在建造新的运载火箭。Artemis计划正在将人类送回月球。各种任务正在飞往火星和小行星带。所有这一切与一百年前一位43岁的物理学家站在马萨诸塞州的田地上点燃导火索的那一刻之间的联系是直接的、有文献记载的，也是深刻的。

1926年3月16日的实验

Goddard在那个冬日早晨发射的火箭按照后来的标准来看并不优雅。它的燃料箱和液氧箱位于飞行器底部，燃烧室和喷嘴位于顶部——这种配置将沉重的发动机放在重心上方，使火箭固有不稳定，这一点Goddard自己也认识到了，后来的设计通过将发动机移到底部来纠正这个问题。该飞行器高10英尺，空重10磅，花了多年才制造完成。

选择液氧和液态汽油的推进剂组合是出于实际考虑：两者都容易获得，液氧在没有大气空气的情况下提供燃烧所需的氧化剂，汽油具有足够的能量密度用于演示飞行器。Goddard设计的将这些推进剂在受控条件下输送到燃烧室的泵送和供给系统是他最重要的技术贡献之一——以可靠、可控的方式管理低温和可燃液体的流动是他为使该系统完全可行而必须解决的核心工程问题之一。

飞行本身持续时间如此之短，以至于观察者可能会怀疑它的重要性。但Goddard当天自己的笔记现已保存在Smithsonian，用科学家低调的精确方式记录了这一切：时间、使用的推进剂、持续时间、飞行距离。他知道这意味着什么。他证明了液体推进剂火箭可以飞行，可以可靠地点燃，他多年研究开发的理论框架在物理上是正确的。

Goddard通往火箭学的漫长之路

Robert Goddard没有毫无准备地进行他这次历史性的发射。他从青少年时代就开始思考火箭，受到H.G. Wells的《世界大战》的启发，在担任Clark University的物理学生和后来担任Worcester, Massachusetts教授期间开始了对火箭推进的严肃科学调查。他在1910年代的理论论文确立了火箭推进的基本原理——包括著名但有争议的建议，即火箭可以飞往月球——这些论文吸引了大致相等的科学兴趣和公众嘲笑。

1920年New York Times社评的嘲笑（该社评通过错误地论证火箭需要空气来推动而驳斥月球火箭的可能性）刺伤了Goddard，加强了他对研究工作的极度保密倾向。他大多在孤立中工作，在发表结果前先申请专利，并谨慎地与少数认真对待他工作的研究人员分享他的进展。值得称赞的是，The Times在1969年7月发表了更正——就在Apollo 11为月球发射的后一天。

Goddard在1920年代和1930年代继续开发越来越复杂的火箭，实现了更高的高度，开发了陀螺仪制导系统，逐一解决了控制飞行的工程问题。他得到了Charles Lindbergh和慈善家Daniel Guggenheim的关键支持，这使他能够将他的工作转移到Roswell, New Mexico，那里平坦的地形和稀疏的人口更适合测试越来越雄心勃勃的飞行器。

一个世纪的进步

从Goddard 1926年的41英尺远地点到围绕地球250英里轨道运行的International Space Station，再到Voyager 1在星际空间穿过太阳圈的距离，液体燃料火箭在一个世纪内走过的距离不仅是物理上的，也是概念上的。Goddard的基本洞察——控制、持续的化学燃烧可以产生足够的推力来克服地球重力并将飞行器推进到轨道速度和逃逸速度——已在他无法想象的规模上实现，其复杂程度利用了一个世纪积累的工程知识。

现代液体燃料火箭发动机，无论是RS-25 Space Shuttle Main Engine、SpaceX Merlin还是为Vulcan Centaur提供动力的BE-4，都基于Goddard一个世纪前在计算中解决的相同热力学原理。推力、比冲、质量比、排气速度——方程没有改变。改变的是人类制造、测试和操作这些系统的能力，这些系统在规模和可靠性上实现了那些方程，使日常进入太空变得可行而不是英勇壮举。

Goddard在新太空时代的遗产

当前火箭开发的复兴——由有着从卫星互联网星座到火星殖民地野心的私人公司推动——可能会在规模和速度上使Goddard感到惊讶，但在其基本性质上不会。他从职业生涯早期就理解到，火箭能做什么的限制不是由物理学设定，而是由工程野心和资源设定的。他自己的野心延伸到行星际旅行，这些在他有生之年保持私密的文献记载，因为他害怕因月球建议而遭到的嘲笑。

在那次马萨诸塞州2.5秒飞行的百年之际，Goddard开创的火箭每周都在发射，将科学仪器运送到遥远的天体，在轨道上建造商业基础设施，并开始了可能成为多行星文明的第一步。Auburn的卷心菜地，他的第一枚火箭落地的地方，现在已成为一个历史标记。它设定的轨迹仍在上升。

本文基于Space.com的报道。阅读原始文章。