钱学森到底有多强?带你走进“中国航天事业奠基人”的传奇经历
2023-04-24 来源:飞速影视
1、师从冯·卡门,从麻省理工到航空喷气通用公司
1935年9月份,钱学森到达麻省理工学院,但是麻省理工的一些遭遇使得钱学森在这期间过的并不开心,正如钱学森好友安德鲁·费耶尔的回忆,钱学森曾经向学校方面表达过航空项目过于重视实验的不满,但是学校方面却粗鲁的回复钱学森“如果你不喜欢这,你最好回到中国去”,并且要求钱学森若攻读博士学位,就必须在美国的飞机制造业获得实践经验,而当时的美国航空工业,并不欢迎黄色皮肤的亚洲人。

钱学森赴美留学时在船上的合影
就这样时间到了1936年,钱学森离开麻省理工后,求助了当时位于加州,被誉为航空航天时代科学奇才的西奥多·冯·卡门(Theodore von Kármán),根据冯·卡门的回忆,当时钱学森向他征取关于未来研究计划的建议时,钱学森对于问题精准的捕捉和敏锐深邃的思路给了冯·卡门很深的印象,他立即向钱学森抛来了橄榄枝,邀请其来加州理工学院深造,钱学森没有犹豫便接受了他的邀请,一段传奇经历就此开启。

钱学森(左) 冯·卡门(右)
在来到加州理工之后,钱学森很快就成了冯·卡门的得意弟子兼好友和工作伙伴,他们在加州理工火箭小组内进行研究和实验,而这个小组就是当今NASA喷气推进实验室的前身。

钱学森(左二)和火箭小组
1939年钱学森在《航空科学杂志》上发了一篇表《二维空间下压缩液体的亚音速流动》的论文,这篇论文是他的博士毕业论文,同时也是载入航天史的论文,其提出的“卡门-钱学森公式”,在今后数十年来,被广泛的应用在高速飞行器的设计中,工程师们利用这个公式直接根据翼型在不可压缩流中的压力系数进行可压缩性修正,求出亚声速流时的压力系数;在整个亚声速范围内,用此公式能比较精确地估算出翼型上的压力分布,同时还可估算出该翼型的临界马赫数值。同年6月9日,钱学森博士毕业。

卡门-钱学森公式
1942年加州火箭小组人员扩大,成立航空喷气通用公司,总经理为冯·卡门,火箭小组创始人弗兰克·马利纳(Frank J.Malina)为财务总监,钱学森为公司技术顾问并领导负责公司风洞团队,而这个团队造出了全美国第一个可以达到4马赫速度连续运行的超音速风洞,1944年钱学森成为实验室第一个研究分析小组负责人,半年后成功发射美国首枚使用固体推进剂的导弹-“列兵A型”。

风洞
二、提审冯·布劳恩
随着纳粹的崩塌,冯·布劳恩奔向美国人,1945年5月5日,一支来自美国的小队将冯·布劳恩扣押并对他进行了审问,这支小队的组长是冯·卡门,而审问他的人就是钱学森,钱学森要求冯·布劳恩写了一篇名为《德国液态火箭研究与展望》的报告,同时这支小队又在哥廷根大学提审了德国著名力学家,近代流体力学奠基人-路德维希·普朗特。

钱学森以美军上校身份前往德国(右四)

路德维希普朗特(左二)钱学森(右一)
1945年底,冯·卡门小队撰写了一系列的报告,报告中详细展示了盟军德军发动机对比英美德进度表,各种发动机、超音速飞机、V2火箭原型火箭启停技术、超高空火箭、洲际弹道导弹设想等等,同时报告中冯·卡门小队详细描述了他们设想的关键点,其中包括空气动力学、飞行器设计、飞行器动力装置和燃料、火箭推进器、制导火箭、无人飞行器、炸弹、终端弹道、雷达通信、飞行医学和心理学等,这份报告对于世界航天的重要性不言而喻,钱学森至少参与完成了这份报告中的5卷的编写。

洲际导弹设想
接下来钱学森将撰写了800页的喷气推进史诗级权威著作《喷气推进》,他的《超空气动力学及稀薄气体力学》一文革命性的改变思考高空高速飞行的方式。1945年钱学森升为加州理工学院副教授,1947年他成为麻省理工学院最年轻的终身教授之一,1949年担任喷气推进中心主任教授,同年美国火箭协会年会上他描述了洲际运载火箭的设想蓝图,人们将可以在数小时内实现跨国飞行,1950年大众机械师杂志刊登了一篇标题为《火箭登月不再是幻想》的文章,文中引用了钱学森的观点。

钱学森在美时期参与涉密项目的保密许可
注:【韦纳·马格努斯·马克西米利安·冯·布劳恩(Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun)二十世纪航天事业的先驱之一,纳粹德国V2火箭的总设计师,NASA马歇尔太空飞行中心总指挥,土星5号的研发负责人,就是这颗火箭第一次将人类送上月球。】
三、从工程控制论到火箭从东方升起
1954年被美国软禁期间钱学森还写了一本改变历史的著作《工程控制论》,这本著作建立了一门新的学科,这篇著作其主要意义就在于研究机械系统与电气系统的控制与操纵,而根据钱学森的描述,写这本书只是为了转移美国特务的注意,争取获准回祖国,而这本著作中所涉及的喷气发动机的控制、有时滞的线性系统、利用摄动理论的控制设计、自行镇定和适应环境的系统等更是埋下了中国火箭腾起的种子。

工程控制论中英文版本
1956年1月,回国后的钱学森给在京向我军高级军事干部讲解关于导弹武器的知识,而讲台的黑板上写下了改变中国三个字“火箭军”

毛泽东与钱学森
1956年10月8日国防部第五研究院宣告正式成立,随后我国采购的苏联P-2导弹抵达第五研究院,这也是中国人第一次接触完整的火箭系统,这也代表着中国的导弹研发开启了重要的一步,经过深入的研究,1958年五院展开了对P-2导弹的仿制,1959年10月仿制完成,代号1059即东风一号。
以钱学森为代表的科学家们克服了重重困难,终于在1960年将国产导弹东风一号送上了发射架,1960年11月5日9时02分东风一号成功发射,这一天彻底结束了中国没有导弹的历史。

东风一号导弹
1964年6月29日东风2号发射成功,1966年10月27日东风二号甲核导弹点火升空,两弹结合圆满成功,1970年4月24日长征一号火箭升空,它将中国第一颗人造卫星送入太空,东方红的旋律响彻太空,2015年12月31日中国人民解放军火箭军成立,2003年长征二号F火箭运载神舟五号飞船,首次将中国人送入太空,现在,中国载人空间站已在太空遨游并进入了收官阶段,钱学森推动了新中国两弹一星从无到有,也见证了新中国航空航天的百年发展与奋斗。

东风二号甲导弹
四、后文
1978年钱学森开始研究系统科学,他发表的《组织管理的技术:系统工程》一文,创立了系统工程中国学派,4年后出版《论系统工程》一书,1979年开创科学技术体系学,首次提出科学技术体系的二维层次结构,1981-1986年他提出将系统科学、思维科学、人体科学、军事科学、文艺理论、行为科学、地理科学,建筑科学纳入现代科学技术体系,钱学森的现代科学技术体系已基本完善,他包括了自然科学社会科学等11个大部类,囊括了应对任何大型科学技术实验工程的方法和理论。

钱学森工作照
1990年给汪成维的信中就曾提到虚拟现实virtue reality,也就是近几年火遍全球的VR技术,钱学森在信中写道“此词中译可以是人为景境或灵境”而钱学森特别喜欢“灵境”这个称呼,认为中国味特浓。

钱学森给汪成维信件

钱学森对VR技术的思考
1992年他在写给国家的一封心中写到“现在美国、日本、西欧,都在组织各自技术力量攻高效蓄电池,计划开发出蓄电池汽车,在此形势下,我们绝不应再等待,应立即制定蓄电池能源的汽车计划,我国汽车应该跳过用汽油、柴油的阶段 ,直接进入减少环境污染的新能源阶段。”

钱学森对新能源汽车的思考
钱学森的贡献已远远超出了航空航天范畴,他的科学理论和体系指明了中国科学的发展方向。