1899年10月19日,马萨诸塞州伍斯特的一个秋日午后,17岁的罗伯特·戈达德爬上了自家后院的一棵樱桃树。他原本只是想修剪枯枝,但当他在树冠间抬起头,望向东方的田野和天际时,某种东西在他脑海中点燃了。多年后他回忆道:“我想象着如果能制造出某种装置,哪怕只有一丁点可能升向火星,那该有多么美妙。“他下树时已是一个不同的人——“存在终于显得有了意义”。这个羞涩、体弱的少年将这一天称为"纪念日”,并在余生的每一本日记中都标记着它的存在。

樱桃树:戈达德梦想的起点

疾病与天才的共生

戈达德出生于1882年10月5日,是家中唯一存活的孩子。他的弟弟理查德·亨利出生时便患有脊柱畸形,未满周岁便夭折了。这个悲剧让戈达德的母亲范妮·霍伊特陷入了长期的健康困扰。1898年,她被诊断出肺结核,全家为了她能呼吸到更清新的空气而从波士顿搬回了伍斯特。罗伯特·戈达德从小便与疾病相伴,这让他形成了内向、敏感的性格。

童年时期的戈达德体弱多病,经常因为胃病、胸膜炎、感冒和支气管炎而卧床不起。他比同龄人晚了两年入学,但这段时间并没有虚度。他成为了当地公共图书馆的常客,贪婪地借阅关于物理科学的书籍。他的父亲纳胡姆·丹福德·戈达德是一位发明家,曾为制造商设计过多种实用工具。正是这位父亲为儿子买了望远镜、显微镜,还订阅了《科学美国人》杂志。五岁时,父亲向年幼的罗伯特展示了如何在家庭地毯上产生静电,这个简单的实验点燃了孩子心中对科学的渴望。他天真地相信,如果能用锌片收集静电,自己就能跳得更高。母亲却警告他:“如果你成功了,可能会飘走,再也回不来了。”

罗伯特·戈达德肖像

1899年,16岁的戈达德读到了H·G·威尔斯新出版的小说《世界大战》。在这本书中,英格兰被来自火星的外星物种入侵。这个震撼人心的故事与那天在樱桃树上的体验交织在一起,彻底改变了他的人生轨迹。他开始认真思考太空旅行的可能性。为了验证牛顿第三定律是否适用于太空,他用橡皮筋悬挂装置和漂浮在 barn 后面小溪上的浮子进行了反复实验。他在日记中写道:“我开始意识到牛顿定律或许真的有些道理。第三定律经过了测试,结果确凿无疑。这让我明白,如果发现或发明太空航行的途径,那一定是物理学和数学的结果。”

1904年,戈达德从伍斯特南方高中毕业,作为班级致辞代表发表了题为《论理所当然》的演讲。在这篇演说中,他留下了一段后来广为引用的话:“就像在科学中我们已经学会不能安全地断言任何事情是不可能的,对于个人而言,既然我们无法知道他的极限在哪里,我们就很难确定地说任何事情一定在他能力范围之内或之外。每个人都必须记住,没有人能预测他会上升到什么样的财富、名声或有用性的高度,直到他诚实地努力过,而他应该从以下事实中获得勇气:所有科学都曾处于与他相同的境地,而昨日的梦想往往是今日的希望和明日的现实。”

液体燃料的黎明

1909年2月2日,戈达德在笔记本中写下了关于液体燃料火箭的第一个构想。他提出使用液氢作为燃料,液氧作为氧化剂,并计算出这种组合可以达到50%的热效率——这意味着燃料的一半热能可以转化为排气气体的动能。这是一个革命性的想法,因为当时的火箭都使用固体燃料,效率低下且无法控制燃烧速度。

戈达德在克拉克大学黑板前教学,1924年

1910年,戈达德在克拉克大学获得物理学硕士学位,论文题目是《衍射理论》。1911年,他获得博士学位。此后,他在普林斯顿大学帕尔默物理实验室担任研究员。然而,1913年初,灾难降临。戈达德被诊断出患有严重的肺结核,医生认为他活不了多久。他被迫辞去普林斯顿的职位,回到伍斯特家中休养。

在病榻上,戈达德没有放弃。当护士发现他藏在枕头下的笔记时,他坚持道:“我必须活下去完成这项工作。“他每天允许自己工作一小时,害怕自己死后无人能辨认这些潦草的手稿。正是在这段与死神赛跑的日子里,他完成了火箭推进的数学理论推导,独立于俄国科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基。更重要的是,戈达德将重力和空气阻力纳入考量,推导出了适用于从地球表面垂直起飞的火箭方程。

1914年,戈达德获得了他的第一批专利。美国专利1,102,653号描述了一种多级火箭,使用固体"爆炸材料"作为燃料。美国专利1,103,503号则描述了一种可以使用固体燃料或液体推进剂(汽油和液态一氧化二氮)的火箭。这两项专利将成为太空飞行的基石。最终,戈达德一生获得了214项专利,其中131项是在他死后由妻子埃丝特不懈努力才得以获得。

真空的诅咒

1919年,史密森学会发表了戈达德的论文《到达极高空的方法》。在这份69页的报告中,戈达德详细阐述了火箭的数学原理,描述了他使用固体燃料火箭进行的广泛实验,并提出了火箭用于探索地球大气层甚至更远空间的可能用途。一个关键的突破是使用了瑞典发明家古斯塔夫·德·拉瓦尔发明的蒸汽涡轮喷嘴——德·拉瓦尔喷嘴可以将热气体的能量最有效地转化为前进运动。通过这种喷嘴,戈达德将火箭发动机的效率从2%提高到了64%,获得了超过7马赫的超音速排气速度。

论文的最后一节题为"将一磅物质提升到’无限’高度所需最小质量的计算”,讨论了火箭不仅可以到达上层大气,还可以逃离地球引力的可能性。当戈达德提到火箭可能携带科学仪器到达月球,并通过撞击月球表面产生的闪光来验证成功时,媒体的想象力被彻底点燃了。

《纽约时报》在1920年1月12日的报道中提到了戈达德关于火箭登月的想法。第二天,1月13日,该报发表了一篇题为《对轻信的严重考验》的社论。编辑们写道:

“戈达德教授拥有克拉克学院的’教席’,又得到史密森学会的认可,却不明白作用与反作用的关系,不明白需要比真空更好的东西来产生反作用力——说他缺乏高中每天传授的知识并不过分。”

社论作者显然忘记了牛顿第三定律同样适用于真空——火箭的推力来自高速喷出的气体,而非推在空气上。这个基本的物理学原理被一家全美最权威的报纸误解,成为了科学史上最著名的错误之一。戈达德后来在给一位朋友的信中写道,他花了数年时间才从这场羞辱中恢复过来。他变得更加沉默寡言,更加不愿与媒体打交道。他选择在沉默中继续工作,让时间和实验来为自己辩护。

雪地里的魔法

1921年,戈达德开始认真实验液体推进剂。他尝试了多种燃料选择,包括乙醚、汽油-乙醚混合物、甘油和硝酸铵,最终选择了汽油。氧化剂则选择了液氧——这在当时是一种昂贵且难以获取的材料。他面临两个主要技术难题:一是设计一个能够有效接收、混合和燃烧燃料与氧化剂,并高效排放燃烧气体的燃烧室;二是找到一种将燃料和氧化剂送入燃烧室的方法。后者需要建立压力系统。

经过五年的反复试验和失败,1925年12月6日,戈达德进行了首次静态测试——火箭成功运行并抬起自身重量。但他观察到,以当前的重量,火箭无法实现成功的飞行。面对压力,他做出了一个重大的调整:放弃泵和发动机,改用压力输送系统。这个决定让他能够制造一个足够轻的火箭来创造历史。

1926年3月16日,在马萨诸塞州奥本市埃菲姨妈的沃德农场,历史性的时刻终于到来。那天,新英格兰的田野还覆盖着冰雪。戈达德和他的助手亨利·萨克斯、珀西·鲁普站在一个简陋的发射架旁。架子上固定着一枚形状奇特的装置——只有约3米高,燃料箱在底部,而发动机却安装在顶部,这是戈达德为了提高稳定性而做出的设计。有趣的是,戈达德最初认为将发动机放在前端会改善火箭的方向稳定性——这是一个后来被证明不正确的想法,但并不影响这一天的历史意义。

他的妻子埃丝特举着新买的电影摄影机准备记录这一刻。萨克斯点燃了一根绑在长棍上的喷灯,凑近火箭顶部的点火器——那是用火柴头临时拼凑的。他点燃了液氧罐下方的酒精容器,然后躲到一扇靠在墙上的木门后面。戈达德打开阀门,让高压氧气进入燃料系统。

1926年3月16日,亨利·萨克斯点燃世界第一枚液体燃料火箭

火箭没有立即升空。火焰喷涌而出,发出持续的轰鸣声,但它只是在发射架上颤抖。数秒后,它终于开始缓慢上升,当它脱离发射架时,速度骤然加快,像一列特快列车划过雪地,向左弯曲,最终落在冰面上,仍然以高速滑行。戈达德后来描述道:

“即使释放拉杆被拉动,火箭也没有立即升起,但火焰喷出,发出持续的轰鸣声。数秒后它开始升起,缓慢地直到脱离框架,然后以特快列车的速度弯曲向左,撞击冰雪,仍然以高速行进。它升起时看起来几乎有魔力,没有明显的噪音和火焰增大,仿佛在说’我在这里待得够久了,我想我该去别处了,如果你们不介意的话’。”

这枚被戈达德昵称为"内尔"的火箭飞了2.5秒,最高达到41英尺(约12.5米),飞行距离184英尺(约56米),总路径长度220英尺(约67米)。这个高度还不如一棵成熟的橡树,但它标志着人类历史上第一次液体燃料火箭的成功发射。然而,由于发射延迟和胶片长度限制,埃丝特没能用摄影机记录下飞行的瞬间。她只拍到了发射前的准备和发射后的残骸。

孤独的先知

成功发射后,戈达德继续在奥本市进行测试。他在此后又发射了七枚火箭,但火箭的噪音和他实验中偶尔失控的情况在邻居中引起了恐慌。1929年7月17日的一次发射尤其引人注目——那是他首次携带科学仪器(相机、气压计和温度计)的火箭飞行。报纸以嘲讽的标题报道:“巨型火箭惊扰众人"和"月球火箭偏离目标238,799.5英里!“马萨诸塞州消防局长乔治·尼尔下令停止测试。

戈达德成功说服军方允许他在德文斯营地使用军用土地进行测试,这使他免受州当局的管辖。他在那里工作了大约一年,但真正的转机出现在1929年。

那一年,刚完成跨大西洋飞行的查尔斯·林白读到了关于戈达德的报道。这位世界闻名的飞行员亲自拜访了这位古怪的教授,并被他的研究深深打动。林白后来回忆,当他第一次见到戈达德时,他看到的是一个被误解的天才——一个在嘲笑和质疑中坚持自己信念的人。林白随即开始利用自己的影响力为戈达德筹款。他联系了古根海姆基金会,说服丹尼尔·古根海姆资助戈达德的研究。

戈达德与火箭武器原型,1918年——巴祖卡的前身

1930年,戈达德获得了第一笔来自古根海姆基金会的资助——总计10万美元(相当于今天的约170万美元)。有了资金,戈达德和妻子搬到了新墨西哥州的罗斯韦尔。这里干燥的沙漠气候和开阔的天空为火箭实验提供了理想条件。在接下来的12年里,他们在这里进行了34次火箭发射,高度达到2.6公里(1.6英里),速度达到885公里/小时(550英里/小时),首次突破了音速。

戈达德在罗斯韦尔发明了许多至今仍在使用的技术。他开发了陀螺稳定控制系统,使用可转向的叶片来控制火箭的方向。他设计了涡轮泵输送系统,能够高效地将燃料和氧化剂送入燃烧室。他还实验了多种燃料组合和喷嘴设计。这些技术至今仍是现代火箭的标准配置。

1935年,查尔斯·林白拍摄的发射塔中火箭照片

1935年9月23日,林白带着哈里·古根海姆来到罗斯韦尔,希望亲眼见证一次成功的发射,以证明继续资助的价值。但天气和机械故障使演示失败。尽管如此,林白和古根海姆对戈达德的研究深信不疑。在他们的建议下,戈达德向史密森学会捐赠了一枚完整的A系列火箭。这枚火箭如今仍陈列在国家航空航天博物馆,是世界上现存最古老的液体燃料火箭。

被遗忘的遗产

当第二次世界大战在欧洲爆发时,戈达德意识到他的技术可能具有军事价值。1941年,他向美国海军提出了火箭武器的提案——特别是用于飞机起飞助推的火箭装置(JATO)。他被任命为海军航空局研究主任,在马里兰州安纳波利斯工作。然而,军方高层对火箭技术的潜力仍然持怀疑态度。他们更关心的是他已经开发的技术,而非支持他的进一步研究。

讽刺的是,在德国,赫尔曼·奥伯特和沃纳·冯·布劳恩正在发展V-2火箭——一种在很多方面借鉴了戈达德早期设计的武器。当V-2火箭的碎片在1944年被运到美国分析时,戈达德认出了自己发明的部件。他惊恐地发现,自己的技术被用来制造杀人的武器——V-2火箭最终造成数千平民死亡。而他自己却被自己国家的军方拒之门外。

冯·布劳恩后来在1963年回顾火箭发展历史时说:“他的火箭……按照今天的标准可能相当粗糙,但它们开辟了道路,并包含了许多在我们最现代化的火箭和航天器中使用的特性。”

最后的火焰

1945年,戈达德被诊断出喉癌。他的健康状况在马里兰州潮湿的气候中迅速恶化。8月10日,他在巴尔的摩去世,享年62岁。四天前,原子弹刚刚投在长崎。他没能活着看到战争结束,也没能活着看到自己终生奋斗的太空梦想成为现实。

1940年,戈达德与涡轮泵火箭发动机

戈达德被安葬在伍斯特的希望公墓。他的墓碑上刻着他在1927年写下的一段话:“人类不可能不发展太空旅行技术,就像不可能阻止日出一样。问题不在于是否,而在于何时。”

迟到的道歉

戈达德去世24年后,1969年7月16日,阿波罗11号从卡纳维拉尔角升空,带着尼尔·阿姆斯特朗、巴兹·奥尔德林和迈克尔·柯林斯飞向月球。第二天,《纽约时报》在不起眼的角落发表了一则更正:

“更正:1920年1月13日,本报社论’今日话题’栏目质疑火箭能否在真空中工作,并对火箭先驱罗伯特·H·戈达德的想法发表了如下评论:‘戈达德教授拥有克拉克学院的教席和史密森学会的认可,却不明白作用与反作用的关系,不明白需要比真空更好的东西来产生反作用力——说他缺乏高中每天传授的知识并不过分。‘进一步的调查和实验证实了艾萨克·牛顿在17世纪的发现,现在已明确确定火箭可以在真空和大气中工作。本报对错误表示遗憾。”

这份更正距离那篇嘲讽社论已经过去了49年。戈达德早已长眠于伍斯特的希望公墓,无法亲眼看到这份迟到的承认。这份更正没有提及前一天发射的阿波罗11号任务——正是那次任务,最终证明了戈达德一生的追求不是痴人说梦。

埃丝特的守护

戈达德去世后,他的妻子埃丝特·克里斯汀·基斯克·戈达德将自己余生的全部精力都奉献给了守护丈夫的遗产。她整理了他所有的论文、照片和日记,促成多项专利的申请,与各机构合作建立展览和奖项。她收集了他1700页的笔记和日记,编纂成三卷本的《罗伯特·H·戈达德论文集》,于1970年出版。

埃丝特还向美国政府提起诉讼,指控军方在火箭技术发展中侵犯了戈达德的专利。经过多年的法律斗争,她最终获得了超过100万美元的赔偿金(相当于今天的数百万美元)。她将这些钱用于支持科学研究和教育。1959年,NASA以戈达德的名字命名了戈达德太空飞行中心——这是NASA第一个以人名命名的太空研究中心。埃丝特亲自出席了命名仪式。

1982年6月4日,埃丝特在伍斯特的家中去世,享年81岁。她与丈夫合葬在希望公墓。她的墓碑上简单地写着:“埃丝特·C·戈达德,1901-1982。”

最后的樱桃树

戈达德在日记中记录的樱桃树在1938年的一场风暴中被摧毁。那天,他写道:“树毁了。我必须独自前行。“但那棵树所象征的一切——那个仰望星空的少年、那个决心将人类送往太空的梦想——早已生根发芽,长成参天大树。

今天,当我们在夜空中看到火箭划过的光芒,当我们在屏幕上观看宇航员漂浮在失重的太空舱里,当我们收到来自火星表面的高清照片,我们看到的都是戈达德当年站在樱桃树上所想象的那个未来。他不需要看到阿波罗登月,不需要看到航天飞机腾空,不需要看到马斯克的猎鹰火箭垂直降落。他的内心早已抵达那里,在那棵樱桃树的树冠间,在1899年10月19日那个改变了一切的秋日午后。

他曾经写道:“昨日的梦想是今日的希望,也是明日的现实。“罗伯特·戈达德用一生证明了这句话。他被嘲笑、被忽视、被误解,但他从未怀疑过自己选择的道路。在那个雪地里升起41英尺的火箭,是他给全人类的礼物——一个证明梦想可以飞越重力的宣言。

当他躺在病榻上,知道自己再也无法看到太空时代真正来临时,也许他回想起的是那棵樱桃树,是17岁时抬头望向火星的那个瞬间。那时他还不懂得火箭方程,还不懂得陀螺稳定,还不懂得涡轮泵。他只懂得一件事:存在是有意义的,而他存在的意义就是让人类离开地球,去往星辰大海。

他做到了。虽然他没能活着看到这一切,但每一枚穿越真空的火箭都在告诉他:你的火焰从未熄灭。


参考资料

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