第22章:多级火箭的“接力赛”
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冯·布劳恩将单级火箭的残骸图纸钉在木板墙上时,纸张边缘还带着被火焰燎过的焦痕。图纸上用红笔圈出的燃料箱几乎占满了箭体的三分之二,旁边标注的数字触目惊心:“燃料自重8吨,有效载荷仅300公斤”。他指着那片红色圆圈,声音因连日熬夜而沙哑:“这就是我们的困境——火箭要带着燃料飞,燃料本身又成了负担。就像一个人背着十斤水穿越沙漠,没走一半就会被重量压垮。”
观测台的窗棂漏进几缕晨光,恰好照在墙角堆放的箭体残骸上。那些扭曲的金属管上还留着液氧冻结的白霜痕迹,最粗的一级燃料箱裂开了道尺长的口子,像是在无声地抱怨着不堪重负。朱慈烺弯腰拾起一块碎片,指尖划过冰冷的断口,忽然听见院墙外传来孩童的嬉笑。
他推开木门走出观测台,看见三个孩子正扯着线放风筝。那风筝是用竹骨扎的三级串式风筝,最下面一级坠着红绸,中间是青色,最上面则糊着银纸。当风筝飞到丈高时,eldest的孩子忽然松开最下面的线扣,红绸那级应声脱落,剩下两级却借着风势猛地窜高,银纸在阳光下闪得刺眼。
“原来如此!”朱慈烺猛地转身跑回屋里,将手中的碎片拍在桌上,“让火箭像这风筝一样,烧完一级就丢一级!”他抓起炭笔在纸上画了三道横线,“第一级带着最重的燃料,把箭体推到高空就分离;第二级继续加速,燃料用尽也脱落;最后第三级带着载荷,轻装上阵冲出去!”
冯·布劳恩的眼睛瞬间亮了,他一把抢过炭笔,在三道横线上添上箭头与燃料管路:“陛下说的是分级燃烧!我算过,三级火箭的最终速度能达到单级的两倍!”他手指在纸上飞快移动,“第一级用最粗的箭体,装12吨液氧煤油,发动机推力要够大,能在两分钟内把箭体推到50公里高空,速度达到每秒1.5公里;第二级箭体细一半,装5吨燃料,再加速到每秒4公里,冲破大气层;第三级只需要1吨燃料,最后冲刺到每秒7.9公里——刚好够第一宇宙速度!”
“分离的时候怎么办?”詹天佑捧着他的陀螺仪模型走过来,铜制的飞轮还在嗡嗡转动,“万一两级卡在一起,或者分离时撞坏了箭体呢?”他指着模型里的轴承,“就像马车脱辕,稍不留意就会翻车。”
工匠们围拢过来,七嘴八舌地出主意。有人说用麻绳捆着,烧断绳子就行;有人提议装弹簧,到时候自动弹开。冯·布劳恩却摇头:“太粗糙了。分离必须精准,误差不能超过半秒。”他在两级衔接处画了个圆圈,“装爆炸螺栓——四个对称分布的螺栓,里面嵌着微量量炸药,到时候用电信号引爆,同时触发弹簧装置,保证两级既分得开,又撞不到。”
特斯拉蹲在地上,用铁钉在泥地上画着电路图:“我来设计分离信号器。第一级燃料箱里装个浮球,燃料烧到警戒线,浮球就接通电路,给地面发信号;我们再按预定时间回传分离指令,双保险。”他抬头看向宋应星,“箭体材料得改,第二级、第三级要尽量轻,用你上次炼的星铁薄板就行。”
宋应星立刻点头:“星铁延展性好,能轧成半寸薄的壳,比普通钢轻三成。我让工匠们在箭尾加几道加强筋,保证分离时不散架。”他转身喊来学徒,“去把新炼的那批星铁锭搬来,今天就开轧!”
接下来的二十天,试验场变成了铁匠铺与钟表坊的混合体。宋应星带着工匠们将星铁加热到赤红,用千斤锤反复锻打,最终轧成的薄板轻得能被风吹动,却能承受三个大气压的压力;詹天佑则在第三级箭体里装了改良的双轴陀螺仪,飞轮用镔铁制成,转动起来能保持十二小时稳定;徐寿负责调试三级燃料箱的连通阀,确保燃料能按顺序流向燃烧室,一滴也不浪费。
冯·布劳恩几乎住在了计算室,桌上堆着尺厚的草稿纸,上面全是弹道轨迹的演算。有天深夜,他忽然把朱慈烺拽到黑板前,用粉笔划出三条弧线:“您看,第一级分离时要在30公里高度,那里空气稀薄,阻力小;第二级分离点选在100公里,刚好出大气层;最后第三级只需要工作三分钟,就能把载荷送进近地轨道。”他指着弧线的顶点,“就像三级跳运动员,每一跳都拼尽全力,最后腾空的瞬间最关键。”
发射前三天,出了场不大不小的意外。第二级箭体的分离弹簧弹力太足,测试时把模拟舱弹出了两丈远,撞在墙上凹了块坑。特斯拉连夜给弹簧加了缓冲装置,在弹头上裹了层厚橡胶:“现在它会像羽毛一样轻轻推开,既安全又精准。””
发射日选在秋分,天高云淡,能见度极好。三级火箭矗立在新搭的钢铁发射架上,总长三丈有余,第一级最粗处直径近六尺,第二级稍细,第三级则像支银色的长矛,顶端装着个黄铜制的探测舱——里面是居里夫人研制的辐射计数器,要用来测量高空的射线强度。
清晨卯时,各路人马到位。徐寿带着徒弟给燃料箱加注液氧,白色的雾气从接口处溢出,在阳光下凝成转瞬即逝的冰晶;特斯拉蹲在控制台前,反复检查着分离信号的线路,电键按下时,观测台的信号灯会同步闪烁;冯·布劳恩站在发射架下,最后一次拍打箭体,星铁外壳发出清脆的回响,像某种坚定的应答。
朱慈烺站在三里外的观测站,望远镜里的火箭在晨雾中若隐若现。爱因斯坦捧着他的笔记本,正在记录大气参数:“今天的风速是每秒三米,湿度60%,完美的发射天气。”他忽然抬头笑了,“您知道吗?牛顿在《自然哲学的数学原理》里就提过类似的多级推进构想,只是那时候没有足够的燃料。”
辰时整,冯·布劳恩挥动了绿色信号旗。
特斯拉按下发射按钮的瞬间,第一级发动机的喷嘴喷出橘红色的火焰,地面的砂石被热浪掀得翻滚,震耳的轰鸣像闷雷滚过大地。火箭缓缓升空,起初还带着几分笨拙,几秒钟后便越来越快,拖着长长的烟柱直刺苍穹。
“第一级工作正常!”观测台里有人大喊,速度计的指针已经突破每秒1公里。
两分钟后,控制台的信号灯突然闪了三下——那是第一级燃料耗尽的信号。冯·布劳恩深吸一口气,按下了分离按钮。
望远镜里,火箭的最下端突然爆出一团白烟,紧接着,第一级箭体像被轻轻推开的抽屉,缓缓脱离主体,开始倾斜下坠。而剩下的两级则在第二级发动机的推动下,猛地向上窜了一截,速度计的指针继续攀升。
“分离成功!”众人忍不住欢呼起来,有人甚至把帽子抛到了空中。
又过了三分钟,第二级分离的信号传来。这次望远镜里只能看到一个小点,但地面的雷达清晰地捕捉到了分离轨迹——脱落的箭体正沿着抛物线坠向预定的无人区。
“第三级发动机启动!”特斯拉的声音带着兴奋,“速度达到每秒6.8公里!”
最后的三分钟像一个世纪般漫长。当第三级燃料耗尽的信号传来时,速度计的指针稳稳地停在了每秒7.9公里。
“入轨了!”爱因斯坦猛地合上笔记本,镜片后的眼睛闪着光,“它绕地球转起来了!”
傍晚时分,天文台传来消息:观测到一个移动的光点,正沿着预定轨道运行,周期约90分钟。那是第三级箭体携带的探测舱,虽然没有传回数据,但它的存在本身,就是最响亮的宣告。
冯·布劳恩坐在发射架下,手里捏着第一级箭体的碎片——那是回收队刚刚捡回来的。星铁外壳被烧得发黑,却依然保持着完整的形状。他忽然想起朱慈烺说的风筝,原来真正的飞翔,从来都离不开适时的舍弃。
朱慈烺望着渐暗的天空,仿佛能看到那个银色的小点正在掠过大气层。古人说“天圆地方”,说“天堑不可逾越”,而此刻,那些界限正在被一点点冲破。
“下一次,”他轻声对身边的人说,“我们要送更重的东西上去。”
夜风里,似乎还残留着燃料燃烧的气息,那气息里藏着一种崭新的可能——关于挣脱,关于远行,关于人类终于敢对星空说“我来了”
冯·布劳恩将单级火箭的残骸图纸钉在木板墙上时,纸张边缘还带着被火焰燎过的焦痕。图纸上用红笔圈出的燃料箱几乎占满了箭体的三分之二,旁边标注的数字触目惊心:“燃料自重8吨,有效载荷仅300公斤”。他指着那片红色圆圈,声音因连日熬夜而沙哑:“这就是我们的困境——火箭要带着燃料飞,燃料本身又成了负担。就像一个人背着十斤水穿越沙漠,没走一半就会被重量压垮。”
观测台的窗棂漏进几缕晨光,恰好照在墙角堆放的箭体残骸上。那些扭曲的金属管上还留着液氧冻结的白霜痕迹,最粗的一级燃料箱裂开了道尺长的口子,像是在无声地抱怨着不堪重负。朱慈烺弯腰拾起一块碎片,指尖划过冰冷的断口,忽然听见院墙外传来孩童的嬉笑。
他推开木门走出观测台,看见三个孩子正扯着线放风筝。那风筝是用竹骨扎的三级串式风筝,最下面一级坠着红绸,中间是青色,最上面则糊着银纸。当风筝飞到丈高时,eldest的孩子忽然松开最下面的线扣,红绸那级应声脱落,剩下两级却借着风势猛地窜高,银纸在阳光下闪得刺眼。
“原来如此!”朱慈烺猛地转身跑回屋里,将手中的碎片拍在桌上,“让火箭像这风筝一样,烧完一级就丢一级!”他抓起炭笔在纸上画了三道横线,“第一级带着最重的燃料,把箭体推到高空就分离;第二级继续加速,燃料用尽也脱落;最后第三级带着载荷,轻装上阵冲出去!”
冯·布劳恩的眼睛瞬间亮了,他一把抢过炭笔,在三道横线上添上箭头与燃料管路:“陛下说的是分级燃烧!我算过,三级火箭的最终速度能达到单级的两倍!”他手指在纸上飞快移动,“第一级用最粗的箭体,装12吨液氧煤油,发动机推力要够大,能在两分钟内把箭体推到50公里高空,速度达到每秒1.5公里;第二级箭体细一半,装5吨燃料,再加速到每秒4公里,冲破大气层;第三级只需要1吨燃料,最后冲刺到每秒7.9公里——刚好够第一宇宙速度!”
“分离的时候怎么办?”詹天佑捧着他的陀螺仪模型走过来,铜制的飞轮还在嗡嗡转动,“万一两级卡在一起,或者分离时撞坏了箭体呢?”他指着模型里的轴承,“就像马车脱辕,稍不留意就会翻车。”
工匠们围拢过来,七嘴八舌地出主意。有人说用麻绳捆着,烧断绳子就行;有人提议装弹簧,到时候自动弹开。冯·布劳恩却摇头:“太粗糙了。分离必须精准,误差不能超过半秒。”他在两级衔接处画了个圆圈,“装爆炸螺栓——四个对称分布的螺栓,里面嵌着微量量炸药,到时候用电信号引爆,同时触发弹簧装置,保证两级既分得开,又撞不到。”
特斯拉蹲在地上,用铁钉在泥地上画着电路图:“我来设计分离信号器。第一级燃料箱里装个浮球,燃料烧到警戒线,浮球就接通电路,给地面发信号;我们再按预定时间回传分离指令,双保险。”他抬头看向宋应星,“箭体材料得改,第二级、第三级要尽量轻,用你上次炼的星铁薄板就行。”
宋应星立刻点头:“星铁延展性好,能轧成半寸薄的壳,比普通钢轻三成。我让工匠们在箭尾加几道加强筋,保证分离时不散架。”他转身喊来学徒,“去把新炼的那批星铁锭搬来,今天就开轧!”
接下来的二十天,试验场变成了铁匠铺与钟表坊的混合体。宋应星带着工匠们将星铁加热到赤红,用千斤锤反复锻打,最终轧成的薄板轻得能被风吹动,却能承受三个大气压的压力;詹天佑则在第三级箭体里装了改良的双轴陀螺仪,飞轮用镔铁制成,转动起来能保持十二小时稳定;徐寿负责调试三级燃料箱的连通阀,确保燃料能按顺序流向燃烧室,一滴也不浪费。
冯·布劳恩几乎住在了计算室,桌上堆着尺厚的草稿纸,上面全是弹道轨迹的演算。有天深夜,他忽然把朱慈烺拽到黑板前,用粉笔划出三条弧线:“您看,第一级分离时要在30公里高度,那里空气稀薄,阻力小;第二级分离点选在100公里,刚好出大气层;最后第三级只需要工作三分钟,就能把载荷送进近地轨道。”他指着弧线的顶点,“就像三级跳运动员,每一跳都拼尽全力,最后腾空的瞬间最关键。”
发射前三天,出了场不大不小的意外。第二级箭体的分离弹簧弹力太足,测试时把模拟舱弹出了两丈远,撞在墙上凹了块坑。特斯拉连夜给弹簧加了缓冲装置,在弹头上裹了层厚橡胶:“现在它会像羽毛一样轻轻推开,既安全又精准。””
发射日选在秋分,天高云淡,能见度极好。三级火箭矗立在新搭的钢铁发射架上,总长三丈有余,第一级最粗处直径近六尺,第二级稍细,第三级则像支银色的长矛,顶端装着个黄铜制的探测舱——里面是居里夫人研制的辐射计数器,要用来测量高空的射线强度。
清晨卯时,各路人马到位。徐寿带着徒弟给燃料箱加注液氧,白色的雾气从接口处溢出,在阳光下凝成转瞬即逝的冰晶;特斯拉蹲在控制台前,反复检查着分离信号的线路,电键按下时,观测台的信号灯会同步闪烁;冯·布劳恩站在发射架下,最后一次拍打箭体,星铁外壳发出清脆的回响,像某种坚定的应答。
朱慈烺站在三里外的观测站,望远镜里的火箭在晨雾中若隐若现。爱因斯坦捧着他的笔记本,正在记录大气参数:“今天的风速是每秒三米,湿度60%,完美的发射天气。”他忽然抬头笑了,“您知道吗?牛顿在《自然哲学的数学原理》里就提过类似的多级推进构想,只是那时候没有足够的燃料。”
辰时整,冯·布劳恩挥动了绿色信号旗。
特斯拉按下发射按钮的瞬间,第一级发动机的喷嘴喷出橘红色的火焰,地面的砂石被热浪掀得翻滚,震耳的轰鸣像闷雷滚过大地。火箭缓缓升空,起初还带着几分笨拙,几秒钟后便越来越快,拖着长长的烟柱直刺苍穹。
“第一级工作正常!”观测台里有人大喊,速度计的指针已经突破每秒1公里。
两分钟后,控制台的信号灯突然闪了三下——那是第一级燃料耗尽的信号。冯·布劳恩深吸一口气,按下了分离按钮。
望远镜里,火箭的最下端突然爆出一团白烟,紧接着,第一级箭体像被轻轻推开的抽屉,缓缓脱离主体,开始倾斜下坠。而剩下的两级则在第二级发动机的推动下,猛地向上窜了一截,速度计的指针继续攀升。
“分离成功!”众人忍不住欢呼起来,有人甚至把帽子抛到了空中。
又过了三分钟,第二级分离的信号传来。这次望远镜里只能看到一个小点,但地面的雷达清晰地捕捉到了分离轨迹——脱落的箭体正沿着抛物线坠向预定的无人区。
“第三级发动机启动!”特斯拉的声音带着兴奋,“速度达到每秒6.8公里!”
最后的三分钟像一个世纪般漫长。当第三级燃料耗尽的信号传来时,速度计的指针稳稳地停在了每秒7.9公里。
“入轨了!”爱因斯坦猛地合上笔记本,镜片后的眼睛闪着光,“它绕地球转起来了!”
傍晚时分,天文台传来消息:观测到一个移动的光点,正沿着预定轨道运行,周期约90分钟。那是第三级箭体携带的探测舱,虽然没有传回数据,但它的存在本身,就是最响亮的宣告。
冯·布劳恩坐在发射架下,手里捏着第一级箭体的碎片——那是回收队刚刚捡回来的。星铁外壳被烧得发黑,却依然保持着完整的形状。他忽然想起朱慈烺说的风筝,原来真正的飞翔,从来都离不开适时的舍弃。
朱慈烺望着渐暗的天空,仿佛能看到那个银色的小点正在掠过大气层。古人说“天圆地方”,说“天堑不可逾越”,而此刻,那些界限正在被一点点冲破。
“下一次,”他轻声对身边的人说,“我们要送更重的东西上去。”
夜风里,似乎还残留着燃料燃烧的气息,那气息里藏着一种崭新的可能——关于挣脱,关于远行,关于人类终于敢对星空说“我来了”