中外科学家发明家丛书:齐奥尔科夫斯基-第4部分
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火箭发动机的思想，并在他的这篇论文中绘出了世界上第一枚液体动力火箭
的构造图，从而为火箭的设计与发展开辟了一条崭新的道路。
齐奥尔科夫斯基所设计的火箭外形犹如一支雪茄烟，因为这样的外形可
以使火箭飞行时所受到的阻力最小。在火箭的前仓是宇航员的控制室；火箭
的后仓则被分为两个相互隔离的储藏室，储藏室中分别放置液态氢（作为燃
料）与液态氧 （作助燃剂），这两种物质在燃烧室内混合后就会燃烧起来，
燃气从喇叭形的喷气管内高速喷出。
为了更好地控制火箭的飞行方向，齐奥尔科夫斯基还在论文中提出了在
星际空间高速航行的火箭操纵问题。他设想在火箭喷气管的出口处安装石墨
舵 （因为石墨能耐高温），利用石墨舵在燃气流中的转动所引起燃气流的偏
转来改变火箭的运动方向。
从齐奥尔科夫斯基的这些设计中，我们可以看出虽然他的喷气式火箭设
计还相当原始，考虑也不够周全，但这确实是现代火箭的雏形，他的研究工
作，为以后火箭研制奠定了基础。
在此之后，齐奥尔科夫斯基在火箭设计及宇宙航行领域中继续深入研
究。1915年，他又发表了《论外层空间的航行》一文，在这篇论文中，他探
讨了火箭发射升空后如何返回地面的问题。此时，他已预见到火箭返回地球
的困难——这是因为火箭返回地球时的速度极快；因此，高速运动的火箭在
降落过程中就会与周围大气的摩擦而产生高温，所以不采取任何防护措施的
火箭就难免如同流星一样被烧毁。为了避免这种灾难性的后果发生，他提出
了利用低温液态氧循环冷却火箭外壳的方法，这样就能使火箭安全地返回地
球。
通过不断的深入研究，齐奥尔科夫斯基发现，仅仅依靠提高火箭发动机
喷出燃气的速度，无法解决火箭进入宇宙飞行的问题，因为当时还无法提供
一种能使火箭摆脱地球引力而飞行的液体燃料，这样火箭就无法以宇宙飞行
速度飞行。
我们所说的宇宙飞行速度有三个。第一宇宙速度也称为环绕速度，即当
物体以这一速度环绕地球运动时，所产生的离心力恰好等于在这一高度时物
体的重力。这个速度同物体所处的高度有关，物体在地球表面的环绕速度为
7。91公里/秒，在离地面200公里处为7。79公里/秒，具有这样速度的物体
就会环绕地球飞行，而成为地球的卫星。第二宇宙速度也称逃逸速度，即物
体脱离地球的引力而成为太阳的卫星所要达到的速度，其数值为11。2公里/
秒。第三宇宙速度即物体脱离太阳引力的速度，其数值为16。5公里/秒；一
旦物体运行速度超过这一数，就会脱离太阳系而进入其他恒星系。
齐奥尔科夫斯基以为，必须设法提高火箭的原始质量与发动机终止工作
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后的最终质量之比，才能用现有的液体燃料使火箭达到应有的速度，但是实
际上，单级火箭增加质量比的可能性并不大，这是因为贮藏液体燃料与氧化
剂必须要有足够的空间，而随着液体燃料与氧化剂数量的增加，它们占用的
空间也就会增加，这样火箭的整体重量也会不可避免地加大。因此，质量比
就无法提高了。
针对这个问题，齐奥尔科夫斯基在1929年发表的《火箭列车》的论文中，
首次提出了多级火箭的新颖构想。这样就大大增加了火箭的质量比，使人类
可以利用已经掌握的液体燃料实现飞往星际空间的美好愿望。
在这篇论文中，齐奥尔科夫斯基提出了两种多级火箭的方案。
第一种是串联多级火箭，它是由好几枚火箭一枚接一枚地串连起来的。
火箭发射时，第一级火箭点火，推动整个火箭升空，在它的燃料用完后，就
自动脱离“火箭列车”；接着第二级发动机又开始了工作，推动剩下的几级
火箭继续飞行，一直到燃料用完后也与“火箭列车”脱离；……就这样，到
了最后只有最前面的一级才成为真正在宇宙中遨游的飞行物，它实际上是依
靠其余火箭的不断推动而最终飞行在空间轨道上的。
第二种是并联多级火箭，齐奥尔科夫斯基称之为“飞行中队型火箭”。
在起飞时，并联着的多级火箭同时启动，当各级火箭的燃料同时燃烧得只剩
下一半时，旁边的火箭就将燃料灌入相邻火箭的燃料舱中，并脱离“火箭列
车”。就这样几次重复后，最终的一级火箭就将进入预定的飞行轨道。
那么，齐奥尔科夫斯基设计的“火箭列车”是如何提高火箭质量比的呢？
下面就举一个简单的例子解释这个问题：假设单级空火箭的重量为500公
斤，其中装有1500公斤的推进剂，也就是说火箭在起飞前的总重量为2000
公斤，因此这时火箭的质量比就是2000/500=4。现在我们再来看一看“火箭
列车”（两级火箭）的质量比。“火箭列车”起飞前的总重量还是2000公斤；
不过这时，因为它是由两级同样的火箭组成的，所以每一级空火箭的重量为
250公斤，其中装有的推进剂为750公斤。在第二级火箭最终进入飞行轨道
后，“火箭列车”的质量比就是：起飞前火箭的总质量与第二级空火箭（即
宇宙飞行物）的质量之比 （因为第一级火箭在燃料燃尽后已脱离），即
2000/250=8，这就比单级火箭的质量比增加了一倍。因此，火箭的飞行速度
就会大幅度提高。以上是以两级火箭组成的“火箭列车”为例，如果要是更
多级火箭组成的“火箭列车”，根据同样的道理可以推算出它的质量比会更
大，它的飞行速度也将有更大的提高。
齐奥尔科夫斯基对于多级火箭设计原理的探讨，是火箭技术研究过程中
的一个巨大飞跃，因为他对火箭技术的研究，解决了使用化学燃料作为推进
剂来实现宇宙航行的运载工具问题，从而使宇宙航行具备了可能性。今天，
人类已经向太空轨道发射了2000多颗人造地球卫星与多艘宇宙飞船，这些都
是依靠多级火箭发射升空的。这一事实的成功源泉就是来自齐奥尔科夫斯基
的“火箭列车”的技术性设计。仅凭这一点，人们不能不承认齐奥尔科夫斯
基是现代航天飞行的卓越奠基者。
另外，在星际航行的问题上，齐奥尔科夫斯基还首次提出了建立空间站
的卓越设想。早在1883年发表的《自由空间》一文中，他就谈到了人造地球
卫星：“我所想像中的人造地球卫星就象月亮一样，不停地围绕地球运转；
但它只是在浓密的大气层之外，可以非常靠近地球，即大约离地球表面300
公里之外。”从此以后，他进行了许多计算，并指出发射人造卫星是人类进
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入星际空间的第一步。
齐奥尔科夫斯基认为，空间站实际上就是一个巨大的人造卫星，它可以
成为未来宇宙飞船的“起航站”与“中转站”。他的这种思想十分符合星际
航行的实际情况，因为空间站建在大气层之外，在那里已经几乎不存在空气
的阻力，地球的引力也相对较小，而且空间站本身也具备了相当大的速度，
所以宇宙飞船从空间站起飞就只需消耗很少的燃料；同时，空间站也可以储
备大量宇航用物资，这样宇宙飞船在航行中不必再回到地面就可以得到充足
的物资补给。因此，宇宙飞行中空间站的建立，可视为人类跃进宇宙的跳板。
今天空间技术的发展，完全验证了齐奥尔科夫斯基的设想。前苏联发射
的“联盟号”、“礼炮号”空间站，数年如一日地在太空中绕地球运转，成
为人类研究宇宙的小小基地；美国科学家也计划建造并发射更大规模的空间
实验室以作为人类日后更深远地进入宇宙空间的基地。
令人钦佩的是，早在80多年前，人类最简单的飞机刚刚上天之时，齐奥
尔科夫斯基就充满科学激情地指出：“我们人类决不会永远停留在地球上”，
“在并不太遥远的将来，透过云雾将会出现令人无法想象的、极为美妙与壮
观的前景……那时人类将进入深邃的太空，而达到这一步将是多么美好的事
情啊！征服太阳系不仅将得到比地球本身丰富数十亿倍的能量，同时人类也
将有更广阔的发展余地。”
在展望美好未来的同时，齐奥尔科夫斯基也明白前进的道路将会有无数
的曲折与艰难险阻。但是他相信：“改变人类历史的我们必须是英雄好汉，
我们决不能因失败而停止自己的努力，而是应当寻找失败的原因并最终克服
它。”人类在探索宇宙的过程中，正是依靠这种勇于面对失败的无畏精神克
服了重重困难，最终摆脱了地球引力的作用，飞入了茫茫的太空。
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八、一切荣誉归于祖国
科学家们进行各项科研工作时，自身条件与能力是能否取得成功的最主
要因素。但客观环境的顺利与否也起着不容忽视的作用。
在十月革命前，俄国处在沙皇的专制统治之下，齐奥尔科夫斯基的生活
及工作条件是相当困难的。他倾尽全部精力所研究的飞艇、飞机、火箭技术
与星际航行的科学理论，仅仅被少数的著名学者所承认。在当时的社会条件
下，他的思想可以说是大大超前了，他所考虑的问题，有许多是别人连幻想
也达不到的。所以有不少人无法了解他工作的重要意义，称齐奥尔科夫斯基
为“怪教师”、“卡卢加的聋子幻想家”。
除极少数几位朋友以及吃苦耐劳的妻子外，几乎没有人关心他的科研活
动和论著。他经过不懈努力写出的论文原本都具有相当重要的学术价值，但
由于不被重视，往往需要他自己负担出版费用，以至他不得不在自己出版的
一本著作的封面上向读者呼吁：“设法得到制造全金属飞艇的一切努力，至
今还是没有任何成效。当我在努力做这样一件好事的时候，我竟然无力自己
来解决这个问题！但我还是要继续自己的工作，我的科学小随笔以及科学幻
想小说即将出版，还要请你们宣传并帮助我进行推销，我由衷地感谢大家。”
就这样，齐奥尔科夫斯基正是在如此艰难的条件下进行科学研究工作
的。1914年，第一次世界大战爆发，俄国也因为卷入了这场战争而引起了国
内人民生活的诸多问题，如物价飞速上涨、社会混乱不堪。对于齐奥尔科夫
斯基来说，不断飞涨的物价是他与全家最大的敌人，因为他的收入很少，他
们全家的生活苦不堪言。1916年，他费尽了极大的气力终于使自己的题为《痛
苦与天才》的小册子得以出版，在这本小书里，他结合自己的亲身经历，大
声疾呼：“只有在人类的社会生活中建立起更新的，人与人平等的制度，才
能消除人们的痛苦，并让人类的杰出人物无所阻碍地在他进行的工作中发挥
出自己的全部才智。”
事随人愿，齐奥尔科夫斯基盼望的这一天终于来到了。1917年，列宁领
导下的十月社会主义革命取得了成功，从而开创了人类历史的新纪元，也同
时结束了齐奥尔科夫斯基长期以来的忧郁心情，给予了他新的希望和继续前
进的力量。这时他已经60岁了，但他仍然怀着一颗年轻的心迎接了革命的胜
利，他衷心拥护新成立的苏维埃政权，因为他通过自己半个多世纪的经历，
深刻认识到：新生的苏维埃政权是一种崭新的社会制度，是一种为广大的劳
动人民谋福利、给人民带来幸福的社会制度。
所以，在随后开始的国内战争与外国武装干涉苏维埃政权的年代里，虽
然国民经济遭到了严重破坏，人民生活相当艰苦，但是，这位年已花甲的老
人仍然对社会主义祖国的未来充满了信心，他在自制的煤油灯下继续忘我地
工作着。尽管青春已逝，但新的、旺盛的生命力给齐奥尔科夫斯基以力量源
泉，所以他精力充沛地开始了科学研究活动的新阶段，他的晚年仍然是成就
斐然。
1918年，在苏维埃政府的支持下，他的多种科学著作得以再版。1919
年，他被选为成立不久的社会主义研究院的成员 （这个研究院为苏联科学院
前身）。卡卢加自然科学协会集会向他所获得的巨大荣誉表示了热烈的祝贺，
齐奥尔科夫斯基在答谢词中说道：“现在我已经充分地意识到，在苏维埃大
家庭的温暖下，我不是孤独的，我有如此众多的朋友与支持者。”他还表示
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自己准备拟订晚年的研究计划，为祖国的科学发展贡献出自己的全部力量。
为了能够使自己集中全部的精力从事科学研究工作，1921年，齐奥尔科
夫斯基希望政府解除他的教学职务。他的这一请求很快得到了满意的答复，
他可以全力以赴地进行科学活动了。与此同时，鉴于齐奥尔科夫斯基在航天、
航空技术与理论上的杰出贡献，苏维埃政府决定给予“航空专家、科学发明
家齐奥尔科夫斯基终身抚恤金”。
看到政府如此重视自己的工作与价值，齐奥尔科夫斯基不顾几十年辛劳
所致的疾病，依然积极地从事科学研究与科学普及活动。在沙皇专制统治的
漫长岁月里，他写出了130篇论文，但出版的只有50篇；而在苏维埃政权下
工作的10几年中，他写出并发表了400篇论文，其中包括前面已介绍过的那
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![(科学的超电磁炮同人)[黑琴]末世之我一直在封面](http://www.baxi2.com/cover/noimg.jpg)