罗伯特·戈达德

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罗伯特·戈达德
Dr. Robert H. Goddard - GPN-2002-000131.jpg
出生(1882-10-05)1882年10月5日
 美国马萨诸塞州伍斯特
逝世1945年8月10日(1945岁-08-10)(62岁)
 美国马里兰州巴尔的摩
国籍 美国
教育程度伍斯特理工学院
克拉克大学
职业物理学家
知名于火箭领域的研究

罗伯特·哈金斯·戈达德(英语:Robert Hutchings Goddard,1882年10月5日-1945年8月10日),美国物理学家、发明家,液体火箭的发明者。他于1926年3月16日发射了人类历史上第一枚液体燃料火箭[1][2],并且进行火箭研究直到1941年为止。戈达德共获得了214项专利,其中83项专利在他生前获得。

他撰写的1919年著作《到达超高空的方法》(A Method of Reaching Extreme Altitudes)被认为是20世纪的火箭科学经典之一[3][4]。戈达德成功地将3轴控制、陀螺仪推力向量使用在火箭上,让火箭在飞行时可以有效控制。

社会公众对于戈达德的研究并不看好。虽然他在火箭科学的研究具有革命性影响,记者有时会嘲笑他的航天理论。因此他对他的隐私及工作相当保护。在戈达德去世后,随着太空时代英语Space Age到来,他被认为是现代火箭理论的奠基人之一[5][6][7]。他是历史上第一个理解到导弹和太空旅行的潜在科学可能性,也实现火箭设计及建造的人[8][9]

生平

童年时期

罗伯特·戈达德出生于美国马萨诸塞州伍斯特,是家中的长子,他的弟弟因为脊椎畸形而夭折[10]

随着美国城市在19世纪80年代开始使用电力,年轻的戈达德开始对科学产生兴趣,特别是工程学及工业技术。他的父亲教导他家中的地毯如何产生静电,当时年仅5、6岁的戈达德的想像力开始萌芽。戈达德相信如果电池如果可以用某种方式来存储静电,他可以跳得更高[10]:15[11]。他的母亲警告说如果他成功了,他会“出得去回不来。”,于是戈达德停止实验[10]:15[12]:9

青年时期

他在16岁时阅读了威尔斯科幻小说星际战争》后,开始对太空产生兴趣[13]。1899年10月19日他把自己的生涯定位在火箭的研究上。

因为戈达德对空气动力学产生兴趣,所以他研究一些美国物理学家塞缪尔·兰利在科学期刊《史密森尼》所发表的论文。兰利在这些论文中写道,鸟类使用不同的力量来拍打两边翅膀,并因此在空中回转。十几岁的戈达德从这些文章获得启发,观察到燕子如何巧妙地移动翅膀,来控制飞行。他指出鸟类明显操控著尾羽来进行飞行,他称为它为“鸟类的副翼”。他对兰利的一些结论不以为然,并在1901年写了一封信给《尼古拉斯》杂志来表达他自己的想法。但是编辑圣尼古拉斯拒绝刊登戈达德的信,认为鸟类的飞行需要一定的智力,“机器不具备这样的智力”。戈达德不同意这种看法,认为一个人可以用自己的智慧来控制飞行机器。

戈达德在1904年进入伍斯特理工学院[14],并担任实验室助理与导师[15]。他后来加入SAE兄弟会,认识高中同学Miriam Olmstead。他与Miriam Olmstead后来订婚,但是在1909年分手[16]

他于1908年拿到物理理学士学位[17],1910年从克拉克大学获得硕士学位[18][19],一年后获博士学位[20]。他在1912年成为普林斯顿大学的研究员,在帕尔默物理实验室进行研究[21]

戈达德仍是一个在学生时,曾写过一篇论文,提出一个方法来“保持飞机平衡”[17]。他提出的想法在1907年《科学美国人》上出版。戈达德后来在他的日记中写道,他相信该论文是人类历史上首次提出方法来“让飞行中的航空器自动保持稳定”[17]

火箭研究

戈达德火箭的部分残骸

戈达德的健康在1914年秋天获得改善,于是他在克拉克大学担任教职员及研究员。他在克拉克大学继续火箭研究,在1915年傍晚进行第一次火药火箭测试,这次发射十分吵杂及明亮,引起校园发出警报。后来戈达德对于实验没有造成伤害感到安慰。

到1916年,戈达德的火箭研究的成本已超过教学薪水能负担的程度[22]。他开始询求潜在赞助商的财务援助,包括史密森学会国家地理学会美国航空俱乐部

他在1916年9月写给史密森学会的信中,声称火箭的推进效率几乎已经达到63%、喷射速度为每秒2,438米。根据这些性能,他相信火箭能将举起0.45公斤的物体发射至373公里的高度,最初的发射重量仅40.64公斤[23]

史密森学会对此很感兴趣,并询问戈达德关于他的初步成果。戈达德回应说他已经准备了一份详细的手稿,标题为《到达超高空的方法》[24]。史密森学会在1917年1月同意提供戈达德5,000美元的资金[25]。伍斯特理工学院允许他在这段时间内可以在校园的边缘使用废弃的磁学实验室,当作安全测试场地[26]

两年后,在克拉克大学物理系主任阿瑟·G·韦伯斯特的坚持下,戈达德同意史密森学会发表他的研究[27]。他在1929年11月发行的《大众科学》杂志发表太阳能发电的研究[28]

1919年,史密森学会发表戈达德的开创性研究《到达超高空的方法》。该报告描述戈达德有关火箭飞行的数学理论、固体燃料火箭实验,探索及越过地球大气层的可能性。随着康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基于1903年出版的《利用反作用力设施探索宇宙空间》[29],戈达德的著作被认为是火箭科学开创性研究,并在世界各地广为人知。

戈达德回避宣传活动,因为他没有时间来反驳这些批评,他对太空旅行那些富有想像力的想法只跟他信任的民间团体来分享。虽然他公布、谈论并宣扬火箭及其原理,因为这些研究并非太过“遥远”。在1920年3月一封寄给史密森学会的信中,他讨论:使用火箭动力飞行器来拍摄月球行星、使用金属板将讯息发送到遥远的地外文明、太空的太阳能利用及高速离子推进火箭的构想。

戈达德的报告获得美国报纸的重视,大部分都是负面评价。虽然戈达德对于月球探测的构想只是研究的一小部分,报纸将他的想法以夸张且歪曲的来宣传,并加以嘲笑。《纽约时报》头版在1920年1月12日以“相信火箭可以抵达月球”来报导史密森学会的新闻稿“高效率的火箭”。《纽约时报》在头版报导戈达德的火箭一天之后,在1月13日,一个未署名的文章在“时代议题”专栏嘲弄了他的构想,文章的标题为“轻易信任导致的严重扭曲”[30]

戈达德在1924年在《科技新时代杂志发表一篇文章“我的火箭如何可以在真空中推进”,他解释相关物理理论并公开实验来证明理论的详细讯息[31]。然而即便如此,戈达德在1929年进行一次实验后,伍斯特当地的报纸以标题“月球火箭错过目标238,79912英里”来嘲讽他[32]

首次液体燃料火箭飞行

罗伯特·戈达德在1926年进行首枚液体火箭试射

戈达德在1921年9月开始使用液氧液体燃料火箭来试验,并在1923年11月测试第一个液体燃料发动机。它有一个圆柱形燃烧室,利用喷射气流来混合及雾化液氧与汽油

1925年12月6日,他测试简单的回压系统。他在克拉克大学物理实验室上进行静态测试,发动机在静态机架27秒的测试成功地上升,这是一次重大的成功,证明液体燃料火箭是可行的。这次测试让戈达德迈出发射液体燃料火箭重要的一步。

1926年3月16日,戈达德在马萨诸塞州奥本(Auburn)发射了首枚液体燃料火箭。这次发射的火箭被称为“尼尔”,仅飞行了2.5秒,高度达到41英尺,在184英尺以外的甘蓝菜菜园坠落。它是一个重要的示范,显示液体推进剂是可行的。这次发射地点(Goddard Rocket Launching Site)后来成为了美国政府官方指定的国家历史地标(National Historic Landmark)。

林德伯格与古根海姆家族

戈达德的火箭在1929年7月发射后,再次获得报纸的关注[33]查尔斯·林德伯格得知了他的研究。当时林德伯格已经开始对遥远未来的航空将会成为什么面貌感到疑惑,认为解决火箭飞行问题可能是下一个步骤。他在1929年11月与戈达德联系。戈达德教授不久至后与这位传奇飞行员在克拉克大学的办公室会面[34]。林德伯格对戈达德的研究留下深刻印象,戈达德同样对他留下深刻印象。他与林德伯格公开讨论他的研究,并持续至他去世为止。戈达德虽然对于分享他的想法有所保留,不过对于他觉得可以信任的人,来分享他的梦想[35]

到了1929年末,戈达德随着每一次火箭发射而声名狼藉。他发现越来越难以进行他的研究,因为受到不必要的干扰。到1930年,林德伯格建议几间公司及私人投资者提供资金,但是美国股市于1929年10月崩盘(1929年华尔街股灾)后,找到资金来源是难上加难[35]

在1930年春天,林德伯格终于在古根海姆家族发现盟友。金融家丹尼尔·古根海姆英语Daniel Guggenheim(Daniel Guggenheim)同意在未来四年援助戈达德的研究100,000美元(现在超过170万元)。古根海姆家族(尤其是哈利·古根海姆英语Harry Frank Guggenheim)继续在未来几年支持戈达德的研究。戈达德后来很快搬到新墨西哥州罗斯威尔[36]

由于火箭具有潜在的军事价值,戈达德、林白、哈利·古根海姆、史密森学会和其他人试图说服陆军和海军相信其军事价值。两个年轻且富有想像力的人员试图与戈达德在战争爆发之前签订合约。后来海军击败了陆军,获得他的授权来建造液体燃料火箭,为了帮助飞机起飞。这些火箭是太空时代一些巨大火箭发动机的先驱[37]

罗斯威尔

查尔斯·林德伯格于1935年9月23日所拍摄的戈达德火箭

获得新的资金来源,戈达德最终在1930年搬迁到新墨西哥州罗斯威尔。他与他的团队在那里几乎与世隔离并秘密的进行研究。他们在这里将不会危及任何人的安全,不会被人打扰,并有一个较为温和的气候(对戈达德的身体更好)。

戈达德进行许多火箭飞行试验,但是因为缺乏许多专业知识的缘故,常导致火箭引擎故障或失去控制。戈达德不介意他们的失败,因为他觉得他总是从测试中了解到一些东西。他大部分的工作都涉及静态试验,也是目前飞行测试前的标准程序。他从1930年至1945年间进行过31次火箭发射[38]

虽然目标是成为“达到极高空的工具”,但是戈达德的火箭不是很成功,没有一次达到2.7公里(1937年)以上,而当时飞机可以达到15公里,而气球则可以飞到22公里。相比之下,德国火箭科学家开发的A-2火箭(1934年)已经达到3.5公里,1939年的A-5与1942年的A-4(V-2)分别到达12公里及84公里的高空,达到大气层的外缘。

戈达德的火箭发展比德国要慢,因为他没有他们所拥有的资源。但是他试图改善自己的火箭和子系统,例如引导与控制,使其能够到达高海拔地区时,在空气稀薄时不会翻滚。他即将建造更大的火箭来到达“超高空”。

虽然戈达德以火箭研究来吸引美国陆军的注意,但是后来遭到拒绝,因为陆军基本上没有掌握大型火箭的军事用途。相比之下,德国的军事情报曾一度相当重视戈达德的研究。德国武官Friedrich von Boetticher抵达美国后,在1936年曾撰写长达四页的火箭报告。间谍Gustav Guellich也捏造假讯息,声称他到过罗斯威尔,并目睹火箭发射[39][40]。Guellich的报告包括有关燃料混合物及燃料帘降温的重要概念[41],但是此后德国人对于戈达德的消息所知极为有限。

苏联内务人民委员部曾在美国海军航空航天局派遣一位间谍。1935年,她传给苏联一份戈达德在1933年写给海军的书面报告。内容包含火箭测试及军事用途的建议结果。内务人民委员部认为这是非常有价值的资讯。它只有少许的设计细节,但让苏联得知戈达德的研究方向和进展[42]

戈达德在1945年得知自己罹患喉癌,1945年8月10日,戈达德在马里兰州巴尔的摩去世[43]。他安葬在家乡马萨诸塞州伍斯特的希望公墓[44]

身后

1969年7月17日,阿波罗11号发射以后,纽约时报刊出了一篇标题《A Correction》的简短文章。该文章的三个段落总结了1920年的社论并结论:

纪念

戈达德纪念邮票
位于马萨诸塞州奥本(Auburn)的铜板,纪念戈达德发射首枚液体燃料火箭

戈达德生涯总共获得214项专利,其中131项是在他死后才由他的妻子帮他获得[46]。美国国家航空航天局于1959年在马里兰州成立戈达德太空中心来纪念他。月球上的戈达德陨石坑(Goddard Crater)也以他的名字命名[47]

1959年9月16日,美国国会授权发行金牌来纪念罗伯特·H·戈达德教授[9]。他也是1960年史密森尼学会兰利金质奖章英语Langley Gold Medal的得主。罗伯特·H·戈达德的收藏和罗伯特·戈达德展览室位在克拉克大学的罗伯特·H·戈达德图书馆英语Robert H. Goddard Library图书馆的外部结构描绘著戈达德首枚液体燃料火箭的飞行路径。

罗伯特高中英语Goddard High School (New Mexico)于1965年在新墨西哥州罗斯威尔成立[48],以他的名字命名。这所学校的吉祥物是“火箭”[49]

私生活

罗伯特·H·戈达德与Esther Christine Kisk(1901年3月31日-1982年6月4日)在1924年6月21日结婚[50],Esther Christine Kisk克拉克大学校长办公室的一名秘书,他们于1919年见面。她对火箭充满热情并拍摄了他的一些作品,并帮助他完成了实验和文书工作,包括会计。

他们喜欢去罗斯威尔看电影,并参加了扶轮社和妇女俱乐部等社区组织。他画了新墨西哥风景,也包括有艺术家英语:彼德·赫德罗马化:Peter Hurd,还弹钢琴。当他读书时,她扮演桥梁。罗伯特参加了社区活动,并随时接受邀请与教会和服务团体交谈。在罗伯特·戈达德去世后,她整理了戈达德的论文,并在他的工作上获得了131项额外专利[51]

然而,他们没有生育任何小孩[52]

相关条目

参考资料

外部链接