1969年的7月21日,美国航天员阿姆斯特朗成功地登上了月球,成为登月第一个人。说起登月,不由得使人想起儒勒·凡尔纳于1865年出版的杰作《从地球到月球》及其续集《环绕月球》(见图1),也是这部小时激发了许多未来的科学家和工程师的想象力,所以凡尔纳被称为早期太空思维的开拓者。
图1凡尔纳和他的著作《从地球到月球》
在凡尔纳的故事中,一群美国武器制造商在内战结束后无所事事,为了释放他们的想象力和旺盛的精力,他们计划建造一个巨型大炮(图2),放在一个275米深铁质内衬的井里,其底部带有181000千克的爆炸物,可以把一个物体发射到月球上去。后来他意识到,如果发射一个可以载人的物体则会更加有趣。当然,那时是不可能实现的,在275米的距离里,把物体从静止加速到11km/s的速度所带来的震动会使得英雄们丧命。而但凡尔纳则意识到这样一个值得关注的问题,并立即用科学、数学以及工程学来填充自己的作品,使得在19世纪时让他的读者毫不质疑地接受了他的故事。当他的作品最初在法国连载时,甚至有许多读者都写信向他表示自愿成为那个巨型大炮的乘客。
图2 《从地球到月球》描述的飞向月球的巨型大炮
凡尔纳撰写的书中都包含了宇宙探索者所面临的不同问题:离开地球的途径、巨型发射炮的设计和结构、它的燃料的组成成分是什么、发射塔应该建造在哪里、发射物的材质应该是什么、发射物的速度和轨道应该是什么样的、发射的最佳时间日期、安全预警、实验性的测试、生活必需品、追踪发射物的方式以及建造这些将如何投入。所有问题以及凡尔纳给出的答案都有精确计算,甚至在计算中还运用了实际的数学理论(事实上是他表哥演算的)。
100多年前,随着凡尔纳的小说的出版,宇宙飞行的可能一下子从荒唐的范畴转变成了一个工程学的试验。宇宙旅行的问题首次被置于数学和科技的应用基础上,但对于凡尔纳的纸上谈兵也存在一些反驳的声音。凡尔纳所写的航天员进入太空的方式虽不现实,但是他阐述了一个十分重要的观点,即依靠当时已知的材料和技术实现太空旅行。他笔下的航天员从不依靠不切实际的热气球或是臆想的反重力材料来完成太空旅行,这向他的读者证明了一个里程碑般的重要事实:征服宇宙只有依靠数学和工程学。
尽管凡尔纳利用了巨型大炮,代替火箭将小说的主人公送入宇宙,充分意识到了火箭的潜力。但他同时也意识到,19世纪中叶的火箭工艺并不可靠,低效低能,他的读者不相信这样的火箭建造后能将宇宙飞船推上月球。但凡尔纳还是设想让他的航天员搭载火箭,最终着陆月球。
在凡尔纳的书中,可以发现他是第一个意识到火箭是可以在真空中运行的,并能成为空间推进器的理想资源。事实上直到20世纪早期,大部分的作家和科学家都回避了这一观点。
最后,还要告诉大家一个事实,凡尔纳于1865年出版《从地球到月球》小说提前100多年预见了阿波罗计划的成功,比如发射的地点都是佛罗里达州卡纳维拉尔角、宇航员都是三人,连飞行器的形状和速度也惊人地相似。