羅伯特·戈達(dá)德
生平
童年時期
羅伯特·戈達(dá)德出生于美國馬薩諸塞州的伍斯特,是家中的長子,他的弟弟因?yàn)榧棺祷味舱邸?/span>
隨著美國城市在19世紀(jì)80年代開始使用電力,年輕的戈達(dá)德開始對科學(xué)產(chǎn)生興趣,特別是工程學(xué)及工業(yè)技術(shù)。他的父親教導(dǎo)他家中的地毯如何產(chǎn)生靜電,當(dāng)時年僅5、6歲的戈達(dá)德的想像力開始萌芽。戈達(dá)德相信如果鋅電池如果可以用某種方式來存儲靜電,他可以跳得更高。他的母親警告說如果他成功了,他會“出得去回不來?!庇谑歉赀_(dá)德停止實(shí)驗(yàn)。
青年時期
他在16歲時閱讀了威爾斯的科幻小說《星際戰(zhàn)爭》后,開始對太空產(chǎn)生興趣。1899年10月19日他把自己的生涯定位在火箭的研究上。因?yàn)楦赀_(dá)德對空氣動力學(xué)產(chǎn)生興趣,所以他研究一些美國物理學(xué)家塞繆爾·蘭利在科學(xué)期刊《史密森尼》所發(fā)表的論文。蘭利在這些論文中寫道,鳥類使用不同的力量來拍打兩邊翅膀,并因此在空中回轉(zhuǎn)。十幾歲的戈達(dá)德從這些文章獲得啟發(fā),觀察到燕子如何巧妙地移動翅膀,來控制飛行。他指出鳥類明顯操控著尾羽來進(jìn)行飛行,他稱為它為“鳥類的副翼”。他對蘭利的一些結(jié)論不以為然,并在1901年寫了一封信給《尼古拉斯》雜志來表達(dá)他自己的想法。但是編輯圣尼古拉斯拒絕刊登戈達(dá)德的信,認(rèn)為鳥類的飛行需要一定的智力,“機(jī)器不具備這樣的智力”。戈達(dá)德不同意這種看法,認(rèn)為一個人可以用自己的智慧來控制飛行機(jī)器。
戈達(dá)德在1904年進(jìn)入伍斯特理工學(xué)院習(xí) ,并擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室助理與導(dǎo)師 。他后來加入SAE兄弟會,認(rèn)識高中同學(xué)Miriam Olmstead。他與Miriam Olmstead后來訂婚,但是在1909年分手。
他于1908年拿到物理理學(xué)士學(xué)位,1910年從克拉克大學(xué)獲得碩士學(xué)位,一年后獲博士學(xué)位 。他在1912年成為普林斯頓大學(xué)的研究員,在帕爾默物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究。
戈達(dá)德仍是一個在學(xué)生時,曾寫過一篇論文,提出一個方法來“保持飛機(jī)平衡”。他提出的想法在1907年《科學(xué)美國人》上出版。戈達(dá)德后來在他的日記中寫道,他相信該論文是人類歷史上首次提出方法來“讓飛行中的航空器自動保持穩(wěn)定”。
火箭研究
戈達(dá)德火箭的部分殘骸
戈達(dá)德的健康在1914年秋天獲得改善,于是他在克拉克大學(xué)擔(dān)任教職員及研究員。他在克拉克大學(xué)繼續(xù)火箭研究,在1915年傍晚進(jìn)行第一次火藥火箭測試,這次發(fā)射十分吵雜及明亮,引起校園發(fā)出警報(bào)。后來戈達(dá)德對于實(shí)驗(yàn)沒有造成傷害感到安慰。
到1916年,戈達(dá)德的火箭研究的成本已超過教學(xué)薪水能負(fù)擔(dān)的程度。他開始詢求潛在贊助商的財(cái)務(wù)援助,包括史密森學(xué)會、國家地理學(xué)會和美國航空俱樂部。
他在1916年9月寫給史密森學(xué)會的信中,聲稱火箭的推進(jìn)效率幾乎已經(jīng)達(dá)到63%、噴射速度為每秒2,438米。根據(jù)這些性能,他相信火箭能將舉起0.45公斤的物體發(fā)射至373公里的高度,最初的發(fā)射重量僅40.64公斤。
史密森學(xué)會對此很感興趣,并詢問戈達(dá)德關(guān)于他的初步成果。戈達(dá)德回應(yīng)說他已經(jīng)準(zhǔn)備了一份詳細(xì)的手稿,標(biāo)題為《到達(dá)超高空的方法》。史密森學(xué)會在1917年1月同意提供戈達(dá)德5,000美元的資金 。伍斯特理工學(xué)院允許他在這段時間內(nèi)可以在校園的邊緣使用廢棄的磁學(xué)實(shí)驗(yàn)室,當(dāng)作安全測試場地。
兩年后,在克拉克大學(xué)物理系主任阿瑟·G·韋伯斯特的堅(jiān)持下,戈達(dá)德同意史密森學(xué)會發(fā)表他的研究。他在1929年11月發(fā)行的《大眾科學(xué)》雜志發(fā)表太陽能發(fā)電的研究。
1919年,史密森學(xué)會發(fā)表戈達(dá)德的開創(chuàng)性研究《到達(dá)超高空的方法》。該報(bào)告描述戈達(dá)德有關(guān)火箭飛行的數(shù)學(xué)理論、固體燃料火箭實(shí)驗(yàn),探索及越過地球大氣層的可能性。隨著康斯坦丁·齊奧爾科夫斯基于1903年出版的《利用反作用力設(shè)施探索宇宙空間》 ,戈達(dá)德的著作被認(rèn)為是火箭科學(xué)開創(chuàng)性研究,并在世界各地廣為人知。
戈達(dá)德回避宣傳活動,因?yàn)樗麤]有時間來反駁這些批評,他對太空旅行那些富有想像力的想法只跟他信任的民間團(tuán)體來分享。雖然他公布、談?wù)摬⑿麚P(yáng)火箭及其原理,因?yàn)檫@些研究并非太過“遙遠(yuǎn)”。在1920年3月一封寄給史密森學(xué)會的信中,他討論:使用火箭動力飛行器來拍攝月球和行星、使用金屬板將訊息發(fā)送到遙遠(yuǎn)的地外文明、太空的太陽能利用及高速離子推進(jìn)火箭的構(gòu)想。
戈達(dá)德的報(bào)告獲得美國報(bào)紙的重視,大部分都是負(fù)面評價(jià)。雖然戈達(dá)德對于月球探測的構(gòu)想只是研究的一小部分,報(bào)紙將他的想法以夸張且歪曲的來宣傳,并加以嘲笑。《》頭版在1920年1月12日以“相信火箭可以抵達(dá)月球”來報(bào)導(dǎo)史密森學(xué)會的新聞稿“高效率的火箭”。《》在頭版報(bào)導(dǎo)戈達(dá)德的火箭一天之后,在1月13日,一個未署名的文章在“時代議題”專欄嘲弄了他的構(gòu)想,文章的標(biāo)題為“輕易信任導(dǎo)致的嚴(yán)重扭曲”。
戈達(dá)德在1924年在《科技新時代》雜志發(fā)表一篇文章“我的火箭如何可以在真空中推進(jìn)”,他解釋相關(guān)物理理論并公開實(shí)驗(yàn)來證明理論的詳細(xì)訊息。然而即便如此,戈達(dá)德在1929年進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)后,伍斯特當(dāng)?shù)氐膱?bào)紙以標(biāo)題“月球火箭錯過目標(biāo)238,799?2英里”來嘲諷他。
首次液體燃料火箭飛行
羅伯特·戈達(dá)德在1926年進(jìn)行首枚液體火箭試射
戈達(dá)德在1921年9月開始使用液氧和液體燃料火箭來試驗(yàn),并在1923年11月測試第一個液體燃料發(fā)動機(jī)。它有一個圓柱形的燃燒室,利用噴射氣流來混合及霧化液氧與汽油。
1925年12月6日,他測試簡單的回壓系統(tǒng)。他在克拉克大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室上進(jìn)行靜態(tài)測試,發(fā)動機(jī)在靜態(tài)機(jī)架27秒的測試成功地上升,這是一次重大的成功,證明液體燃料火箭是可行的。這次測試讓戈達(dá)德邁出發(fā)射液體燃料火箭重要的一步。
1926年3月16日,戈達(dá)德在馬薩諸塞州奧本(Auburn)發(fā)射了首枚液體燃料火箭。這次發(fā)射的火箭被稱為“尼爾”,僅飛行了2.5秒,高度達(dá)到41英尺,在184英尺以外的甘藍(lán)菜菜園墜落。它是一個重要的示范,顯示液體推進(jìn)劑是可行的。這次發(fā)射地點(diǎn)(Goddard Rocket Launching Site)后來成為了美國政府官方指定的國家歷史地標(biāo)(National Historic Landmark)。
林德伯格與古根海姆家族
戈達(dá)德的火箭在1929年7月發(fā)射后,再次獲得報(bào)紙的關(guān)注,查爾斯·林德伯格得知了他的研究。當(dāng)時林德伯格已經(jīng)開始對遙遠(yuǎn)未來的航空將會成為什么面貌感到疑惑,認(rèn)為解決火箭飛行問題可能是下一個步驟。他在1929年11月與戈達(dá)德聯(lián)系。戈達(dá)德教授不久至后與這位傳奇飛行員在克拉克大學(xué)的辦公室會面。林德伯格對戈達(dá)德的研究留下深刻印象,戈達(dá)德同樣對他留下深刻印象。他與林德伯格公開討論他的研究,并持續(xù)至他去世為止。戈達(dá)德雖然對于分享他的想法有所保留,不過對于他覺得可以信任的人,來分享他的夢想。
到了1929年末,戈達(dá)德隨著每一次火箭發(fā)射而聲名狼藉。他發(fā)現(xiàn)越來越難以進(jìn)行他的研究,因?yàn)槭艿讲槐匾母蓴_。到1930年,林德伯格建議幾間公司及私人投資者提供資金,但是美國股市于1929年10月崩盤(1929年華爾街股災(zāi))后,找到資金來源是難上加難。
在1930年春天,林德伯格終于在古根海姆家族發(fā)現(xiàn)盟友。金融家丹尼爾·古根海姆(Daniel Guggenheim)同意在未來四年援助戈達(dá)德的研究100,000美元(現(xiàn)在超過170萬元)。古根海姆家族(尤其是哈利·古根海姆)繼續(xù)在未來幾年支持戈達(dá)德的研究。戈達(dá)德后來很快搬到新墨西哥州羅斯威爾。
由于火箭具有潛在的軍事價(jià)值,戈達(dá)德、林白、哈利·古根海姆、史密森學(xué)會和其他人試圖說服陸軍和海軍相信其軍事價(jià)值。兩個年輕且富有想像力的人員試圖與戈達(dá)德在戰(zhàn)爭爆發(fā)之前簽訂合約。后來海軍擊敗了陸軍,獲得他的授權(quán)來建造液體燃料火箭,為了幫助飛機(jī)起飛。這些火箭是太空時代一些巨大火箭發(fā)動機(jī)的先驅(qū)。
羅斯威爾
查爾斯·林德伯格于1935年9月23日所拍攝的戈達(dá)德火箭
獲得新的資金來源,戈達(dá)德最終在1930年搬遷到新墨西哥州羅斯威爾。他與他的團(tuán)隊(duì)在那里幾乎與世隔離并秘密的進(jìn)行研究。他們在這里將不會危及任何人的安全,不會被人打擾,并有一個較為溫和的氣候(對戈達(dá)德的身體更好)。
戈達(dá)德進(jìn)行許多火箭飛行試驗(yàn),但是因?yàn)槿狈υS多專業(yè)知識的緣故,常導(dǎo)致火箭引擎故障或失去控制。戈達(dá)德不介意他們的失敗,因?yàn)樗X得他總是從測試中了解到一些東西。他大部分的工作都涉及靜態(tài)試驗(yàn),也是目前飛行測試前的標(biāo)準(zhǔn)程序。他從1930年至1945年間進(jìn)行過31次火箭發(fā)射。
雖然目標(biāo)是成為“達(dá)到極高空的工具”,但是戈達(dá)德的火箭不是很成功,沒有一次達(dá)到2.7公里(1937年)以上,而當(dāng)時飛機(jī)可以達(dá)到15公里,而氣球則可以飛到22公里。相比之下,德國火箭科學(xué)家開發(fā)的A-2火箭(1934年)已經(jīng)達(dá)到3.5公里,1939年的A-5與1942年的A-4(V-2)分別到達(dá)12公里及84公里的高空,達(dá)到大氣層的外緣。
戈達(dá)德的火箭發(fā)展比德國要慢,因?yàn)樗麤]有他們所擁有的資源。但是他試圖改善自己的火箭和子系統(tǒng),例如引導(dǎo)與控制,使其能夠到達(dá)高海拔地區(qū)時,在空氣稀薄時不會翻滾。他即將建造更大的火箭來到達(dá)“超高空”。
雖然戈達(dá)德以火箭研究來吸引美國陸軍的注意,但是后來遭到拒絕,因?yàn)殛戃娀旧蠜]有掌握大型火箭的軍事用途。相比之下,德國的軍事情報(bào)曾一度相當(dāng)重視戈達(dá)德的研究。德國武官Friedrich von Boetticher抵達(dá)美國后,在1936年曾撰寫長達(dá)四頁的火箭報(bào)告。間諜Gustav Guellich也捏造假訊息,聲稱他到過羅斯威爾,并目睹火箭發(fā)射。Guellich的報(bào)告包括有關(guān)燃料混合物及燃料簾降溫的重要概念,但是此后德國人對于戈達(dá)德的消息所知極為有限。
蘇聯(lián)內(nèi)務(wù)人民委員部曾在美國海軍航空航天局派遣一位間諜。1935年,她傳給蘇聯(lián)一份戈達(dá)德在1933年寫給海軍的書面報(bào)告。內(nèi)容包含火箭測試及軍事用途的建議結(jié)果。內(nèi)務(wù)人民委員部認(rèn)為這是非常有價(jià)值的資訊。它只有少許的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),但讓蘇聯(lián)得知戈達(dá)德的研究方向和進(jìn)展。
戈達(dá)德在1945年得知自己罹患喉癌,1945年8月10日,戈達(dá)德在馬里蘭州巴爾的摩去世。他安葬在家鄉(xiāng)馬薩諸塞州伍斯特的希望公墓。
身后
1969年7月17日,阿波羅11號發(fā)射以后,刊出了一篇標(biāo)題《A Correction》的簡短文章。該文章的三個段落總結(jié)了1920年的社論并結(jié)論:
“進(jìn)一步的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)確認(rèn)17世紀(jì)艾薩克·牛頓的發(fā)現(xiàn)絕對是成立的?;鸺梢栽谡婵罩懈诖髿鈱又幸粯舆\(yùn)作。承認(rèn)錯誤?!埃ㄓ⑽脑模?Further investigation and experimentation have confirmed the findings of Isaac Newton in the 17th Century and it is now definitely established that a rocket can function in a vacuum as well as in an atmosphere. The Times regrets the error.)
紀(jì)念
戈達(dá)德紀(jì)念郵票
位于馬薩諸塞州奧本(Auburn)的銅板,紀(jì)念戈達(dá)德發(fā)射首枚液體燃料火箭
戈達(dá)德生涯總共獲得214項(xiàng)專利,其中131項(xiàng)是在他死后才由他的妻子幫他獲得。美國國家航空航天局于1959年在馬里蘭州成立戈達(dá)德太空中心來紀(jì)念他。月球上的戈達(dá)德坑(Goddard Crater)也以他的名字命名。
1959年9月16日,美國國會授權(quán)發(fā)行金牌來紀(jì)念羅伯特·H·戈達(dá)德教授。他也是1960年史密森學(xué)會蘭利金質(zhì)獎?wù)碌牡弥?。羅伯特·H·戈達(dá)德的收藏和羅伯特·戈達(dá)德展覽室位在克拉克大學(xué)的羅伯特·H·戈達(dá)德圖書館,圖書館的外部結(jié)構(gòu)描繪著戈達(dá)德首枚液體燃料火箭的飛行路徑。
羅伯特·H·戈達(dá)德高中于1965年在新墨西哥州羅斯威爾成立,以他的名字命名。這所學(xué)校的吉祥物是“火箭”。
私生活
羅伯特·H·戈達(dá)德與克拉克大學(xué)的秘書Esther Christine Kisk在1924年6月21日結(jié)婚 ,但是他們沒有生育任何小孩。
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