2024.03.09 人類太空事業發展歷史-中國航天事業與中國火箭軍

蘇老師講解國際新聞、中東與中亞歷史、中國事務、太空知識的頻道。 Diplomat's daily news review and history research on Middle East and Central Asia, China Affairs and Space Exploration

人類從有智慧開始，就對天空中的日月星辰感到興趣，日月因為其有規律的升起與降落，成為了人類計算時間的標準；星辰的運行軌道與亮度閃爍，成為在海洋上指引方向之憑藉，甚至還被人分別星座，賦予不同的傳說故事與意義。
1.1 古代中國天文學
天文學中的天象變化，也成為古代朝廷的大事。比如獵戶座天狼星，代表著北方遊牧民族入侵的徵兆；比如彗星出現也是凶兆；日食與月食發生時，還得要拿著鑼敲以把天狗趕走。古代曆法也多是依照星象變化的規律而制定，埃及人、馬雅人、中國人、希臘羅馬人都很注重曆法，認為天象的變化會對應地面上人事的變化。因此，必須給予足夠的重視，以便及早處理憂患。中國在漢朝時期，就製作出觀測天象的渾天儀，渾儀用來測量天體球面的座標，渾象則是用來演示天象的儀表，兩者組合就是用來解釋渾天說的儀器。
中國天文學在漢代有「蓋天、宣夜、渾天」等學派，「蓋天派」認為天是一頂蓋子，天蓋向左旋轉，日月星辰向右旋轉；「宣夜派」認為天無定形，日月星辰自然浮沉於虛空之中，並不附著在天體之上；「渾天派」則認為天如蛋殼、地如蛋黃、天地乘氣而立，載水而行。
其實以上述三派主張來說，竟是已經失傳的「宣夜派」，對宇宙的解釋最符合實際。蓋天派與渾天派都只淺顯地觀察到肉眼可及的事物，並不及於真實宇宙的現象。但是，渾天派流傳下來的渾天儀，可以相當準確地解釋許多天文現象並預測天文現象之發生，道教也傳有28星宿及28位星君，東西南北每一方位有7個星宿，主不同徵兆星象。
1973年於湖南長沙出土的馬王堆三號漢墓中，出土一塊絹帛，上面有關天文學的知識約8千字，名為「五星占」。當時漢朝人竟然已能將金星、木星、火星、土星這五大行星在天體運作的規律予以總結記載，該書記載了秦王政元年（西元前246年）到漢文帝前元三年（西元前177年）總計約70年中金星、木星、土星運行位置，並推斷出金星會合週期584.4天（現代測量數值為583.92天）、土星會合週期377天（現代測量378.09天）、土星繞日週期30年（現代測量29.46年），數值差異極低，代表當時天文學之精確程度已到了極高程度。此後的欽天監也一直是歷朝歷代皇帝統治的重要諮詢機構，負責天文曆法與星象占卜 。
一直到明、清之交，西方利馬竇、湯若望等傳教士傳入西方天文學，中國的天象學才逐漸失傳或轉換成為算命占卜之用。
對於老天，中國人是敬畏的，認為地上人間，天上有天庭，還有玉皇大帝與各方神明主管著宇宙萬物，對於日月星辰的規律也只是用眼睛觀察，沒有想過要由人親自飛上天去接觸天空的可能。但是，西方科學家卻早在科技還無法帶他們上太空之前，就已經開始從數學、物理、核子物理等，去研究宇宙相關的知識了。例如，愛因斯坦提出之相對論，提出有關光速的定義，以及時間與空間的定義等。因此，人類在今天所跨出的太空腳步，其實在一百年前，就已經奠定堅實的基礎，有待一代又一代的人來繼續將這些研究發展下去。中國雖然在近代基礎科學發展上的經驗不如西方豐富，但是14億人中的聰明才智之士並不少，倘若能有一部分能對天文物理宇宙學進行研究，那麼就有機會在此領域拔得頭籌。
1.2 德國V-2火箭是人類第一個太空飛行器
彈道飛彈之運作原理和火箭相同，是要先由各節推進段一起或連續發力，將彈頭部推升到外太空，在宇宙空間層中，飛行阻力極小，可以飛到極遠處，之後再重返大氣層，瞄準並墜落到敵方領土，並在目標上空引爆常規炸藥彈頭、生化武器或核彈頭的大型火箭。而彈頭中如果裝的不是武器而是衛星或太空飛船，其功能就變成非軍事性質，成為太空事業的運載火箭了。
早先在1930年代，德國便發明火箭引擎，看能否讓汽車跑得快一點，想像力超群。1927年，德國一批科學家與工程師成立「太空旅行學會」，並開始研究液態火箭推進器。1932年，瓦爾那·馮·布勞恩――德國日後最有名的火箭科家，進入德國陸軍兵器局，開始設計發展更強力的火箭武器。
1942年6月，瓦爾那·馮·布勞恩在開發完成V-2火箭後，開始進行各種測試，隨後在德國境內一個海邊小鎮――配納明德（Peenemünde）的集中營中，生產並測試。從A1、A2、A3，一直到最後A4測試版，V2火箭的發展並不是一帆風順，畢竟這是人類從未有過的彈道飛彈武器，而且德國在盟軍的夾攻與轟炸下，可獲得之工業與化工資源也甚為有限，但德國科學家的聰明嚴謹與基礎工藝紮實，真的把這款人類前所未有的武器給創造出來。當時，蘇聯能做出來的只是像卡秋沙那樣的多管小口徑火箭砲而已，與V-2運載火箭之對比是天差地遠。
圖1-1 德國納粹V2火箭複製品與火箭各部位介紹（維基百科，公有領域）
1942年，A4火箭測試成功，隨即大量生產，在1944年9月，正式被命名為「V-2火箭」並進入現役，並在1944年9月8日，被用來大舉空襲轟炸英國倫敦。
一枚V-2火箭被機動發射車發射後，它的液體燃料（75％乙醇與25%液氧）會由噴嘴輸入燃燒室燃燒，產生強大的推力，燃燒60秒後，火箭可達最高速度約5馬赫，五分鐘就可飛250-300公里，飛彈以慣性制導，被打擊的終端防無可防，聽到聲音時，攻擊就已經來到眼前。
從1944年6月13日到1945年3月間，德軍發射3,000枚V-2火箭與V-1飛彈，造成英國3萬人喪生，對英國民心士氣造成很大打擊。
V-2火箭的誕生，代表新式作戰方式的出現，彈道飛彈走上台面，成為二戰後至今不改的終極作戰潮流。
由於彈道飛彈可飛過地球大氣層中電離層的卡門線（Karman Line，離地100公里），因此，1944年6月20日，德軍試射成功的V-2火箭被視為人類歷史上，第一個飛行到太空中的人造物體，也算是人類突破到太空時代的起點，是值得人類慶賀的一天，只可惜是殺人武器性質，也導致迄今沒人慶祝這個事件。
之後，德國戰敗，全境被盟軍攻陷佔領，其火箭技術、設備、人員與科學家被各盟國搶掠瓜方一空，並以此開啟美、蘇、英、法、中等大國競相發展火箭載具之浪潮，彈道飛彈一方面可作為攻擊敵人的遠程軍事武器（常規彈頭），二方面可以運載各國陸續開發出的核武彈頭，三方面可以運載人造衛星發射到太空軌道中，或發展其他太空事業。
一直到今天，可能因為火箭製作太過容易之故，火箭都還是唯一的太空載具，其他反重力引擎、太空電梯等其他替代方案都尚未得到發展。不過，未來真要有大量物資與人員往來於地表與地球軌道之間時，還是得要發展取代火箭發射的方法，才能更經濟地把人員、物資運送於地表與軌道之間。
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