伟大的钱学森及其背后的海龟与土鳖 1 |
伟大的钱学森及其背后的海龟与土鳖
来源： 孙阳的日志
1949年当太祖在天安门上宣布新中国建立的时候，中国的情况大家都知道，只能用一穷二白来形容，科技落后，文盲率高达80%。在这种情况下，TG开始疯狂的建设这个国家，狂热的攀科技树。加上当时国际上以米国为首的国家对中国的核讹诈和封锁，从这样的角度而言，发展两弹一星（卫星是后来加上的，当时世界上还未有发射一个呢）就成了新中国的一个必然选择。有这个必然选择需求固然很好，可也得有能干的人才行。
而当时中国的情况是这些方面的人（尤其是导弹和火箭）基本没有（有一些后来大名鼎鼎的火箭专家在 50年前就回国了，可惜当时没人认为可以，具体原因后面说）。TG虽然给人的映像是土鳖一个，可实际上TG一点都不土：高层基本都是出国留洋过的，未留洋的也都啃过资本论，里面对工业发展还是有相当道理的；在太行山的兵工厂时期就有留德的博士。想想这些大家就应该明白了。因此没有人的话，决策部门是不会同意上马导弹和火箭的。
我们看翻□□□□□□航天的历史，发现是一个璀璨的明珠+一小批欧美海龟+一帮苏毛海龟+大量的土鳖演出了整个过程。然而，到1955年，欧美海龟已经到位，苏毛海龟和土鳖却不见踪影。而到位的欧美海龟无法完成这个任务，看来中国的航天还未开始就要夭折了。然而，到年底，那颗璀璨的明珠出现了.........
1955年底，经过周总理的外交努力，一个全世界伟大的科学家回国了，给中国的导弹火箭研制带来了希望，他就是中国航天之父钱学森。
1956年2月，钱学森向中央提出《建立中国国防航空工业的意见》。 中国的航天事业从此开始起步了。那句“火箭比飞机容易”的话也就是那时钱学森说出来的，其原因我在第一部分中分析了，就不再说了。
为什么钱学森这么重要，这要看他的经历和之前的成就。下面是个钱学森在米国的简单介绍：
1935年 留学米国麻省理工学院航空系。
1936年 获麻省理工学院航空工程硕士学位，后转入加州理工学院航空系学习。
1939年 获美国加州理工学院航空、数学博士学位。
1943年 任加州理工学院助理教授。
1945年 任加州理工学院副教授。
1947年 任麻省理工学院教授。
1949年 任加州理工学院喷气推进中心主任、教授。
米国顶尖大学的教授呀，这个经历很辉煌，就是现在留学后能在米国一流大学当教授的人，都是众人羡慕的对象，作为人才引进回国的话，那可是风光无限呀。但光看这个经历是不够的，当时TG手上也不是没有世界顶尖大学的教授级专家（以当时名气和能力而言），如华罗庚（数学家，任普林斯顿数学研究所研究员、普林斯顿大学和伊利诺斯大学教授）、周培源（量子力学、相对论、流体力学专家，国际理论与应用力学联合会理事）、彭桓武（理论物理学家，都柏林高等研究院助理教授、皇家爱尔兰科学院院士，945年与玻恩共同获得英国爱丁堡皇家学会麦克杜加尔－布列兹班奖。）、王淦昌（核物理学家，1930年他提出了验证中微子存在的实验方案，因导师未批准而未做，1932年英国物理学家查德威克采用类似的实验方法，发现了中子并因此获得１９３５年的诺贝尔奖。）、郭永怀（力学家，应用数学家，创办康奈尔大学航空研究院，任教授。钱学森的师弟，在空气动力学方面是世界级专家，回国比钱学森晚两年）、钱伟长（力学家、应用数学家，钱学森的师弟，在空气动力学方面是世界级专家）等，这些经历并不能让TG将他捧到简直就是决定航天生死的重要地步！
钱学森在麻省理工学院学的是航空工程（当时中国流行航空救国的说法，造出好的飞机就是很多热血留学人员的目标），获得硕士学位后，由于当时外国留学生在米国航空工厂不受欢迎，再加上他的父亲好友、也是他的岳父，蒋百里（民国名人，军事教育家）考察欧洲后的结论--独国空军的强大是建立在航空理论扎实的基础研究上，钱学森于是开始转向航空理论研究。这个转向对于后来的中国是很重要的。
于是钱学森去了加州理工学院航空系，找的导师是冯卡门。
我们提到钱学森时总会提到这一点：钱学森的导师是冯卡门。到底冯卡门和钱学森是名师出高徒还是高徒出名师呢？这里简单介绍下他：
冯卡门是匈牙利犹太人（又是犹太人，爱因斯坦是，冯诺伊曼是，马克思也是），大学毕业后先在奥匈帝国军队的陆军部队服役一年，退役后1906年去了哥廷根大学（当年全世界最顶尖的大学之一），跟随现代空气动力学之父普朗特尔教授研究材料力学，又和独国物理学家玻恩（学量子力学的都知道这个人，号称汇集全球三分之一智慧的照片---二十世纪科技大牛合影中的一个，量子力学历史上星光最闪耀的人之一，他提出了量子力学的概率解释，从此世界就不是我等小民能理解了，感兴趣的可以去看《量子力学史话》）合作搞过晶体原子结构模型。冯卡门在１９１１年推出了他生平最著名的论文，阐明了第三个，也是最后一个阻力源，叫做型面阻力。他发现当气流和物体之间附壁作用失效，并在物体后面乱成一股尾流时，就会产生型面阻力。后来，这个伟大的发现被定名为“卡门涡列”。
它成了飞机、船舶和赛车设计的理论基础。第一次世界大战爆发后，冯卡门被征入伍。大战期间，他曾设计制造了世界上最早的系留式直升飞机。１９３０年，他提出了关于“紊流理论”的论文。到那时，他已经是世界伟大的空气动力学大师了。同年，独国反犹太人的风声日紧，冯卡门预感不祥，便答应加州理工学院的邀请移居美国（感谢猿首！顺便一提，爱因斯坦也是因为同样的原因去米国的），把独国先进的航空理论带到米国，成为应用力学最受尊敬的教授。后面的情况我就不介绍了，因为那和钱学森无关。
20世纪30年代，世界各国飞机的飞行速度和飞行高度是空军实力强弱和空战胜负的关键。当时的航空工程面临两大难题：
1.当飞机的速度接近音速时，空气的压缩对飞行器的性能有什么影响？
2.寻求超音速飞行器的理论指导与技术设计。
1939年钱学森以四篇博士论文获得加州理工学院航空和数学的双博士学位。这四篇论文解决了上面所述的两大难题。
钱学森论文的第一部份提出并解决了飞机在高速飞行时会产生“热障”问题。那时候没有计算器，钱学森对热的传导提出了复杂的数学计算， 用一种新的近似值连续算法精确计算出飞机在高速飞行时受到空气阻力所产生的热效应。
钱学森论文的第二部份是飞机在高速飞行时，如何计算器翼表面压力的分布状况。当时航空界已知的计算方法只适用于机翼较薄、飞行速度较慢（低于零点五马赫）的飞机。冯卡门提出命题，钱学森找到了答案，师徒二人共同解决了这个航空动力学的基础问题，发表了著名的“卡门—钱学森公式”，又称“卡门—钱学森方法”。这是航空科学史上闪闪发光的一页。
“热障”理论和“卡门—钱学森公式”是所有航空飞行器的指导理论，在第二次世界大战期间以及二战以后很长一段时间，都被世界各国广泛应用于超音速飞机的设计与制造，直到计算机被广泛应用。
钱学森因此成为世界著名空气动力学大师。这也是为什么钱学森为争取火箭项目说了那句争取立项的话后，能被大家认同的一个极其重要原因，要知道，当时TG手上可是有好几个英米世界级航空公司回来的专家，没吃过猪肉也看到过猪走路，如陆孝彭、徐舜寿、吴大观等。
如果就这样下去，钱学森就仅仅是个世界伟大的航空大师。然而钱学森开始转向研究火箭了。这不奇怪，当时的航天才刚刚发展没多久，航空航天还没有分家，冯 布劳恩在柏林工业大学学习的就是航空工程，科罗廖夫则是著名飞机设计师图波列夫的得意助手。这次转向对于后来的中国的重大帮助当然我们现在知道了。
其实，早在钱学森到加州理工学院后，就对火箭发生兴趣，参加了同学马林纳组织的著名的“自杀俱乐部”（这个俱乐部一无资金，二无设备，甚至连试验、研究的场地也没有。没有设备，几位年轻人到旧货摊上、到废品仓库里去拣零件自己安装。没有试验场地，就到自家房后草坪上进行。因为这类试验稍有不慎便有发生爆炸的危险，所以，马林纳戏称自己组织的是“自杀俱乐部”），这就是著名的NASA喷气推进实验室（JPL）的前身，未来的米国火箭诞生的摇篮。
钱学森于1937年5月 29日向小组提供了一份研究报告，解决了火箭设计中遇到的几个理论问题。报告的内容包括：燃烧室中的温度、火箭的理想效率、燃烧产物膨胀不足和过度膨胀对火箭效率的影响、燃烧喷嘴设计、发动机推力的计算等。这也是当时米国在火箭方面早期极有价值的一份研究报告。
1940年加入加州理工学院火箭研制组，研究火箭固体燃料、结构变形等课题。
1941年参与风洞研制。
1942年发表论文《风洞的汇聚风斗之设计》。举办了喷气技术和火箭训练班，为美国空军培训了第一批导弹技术人员。
1943年和热心研究火箭技术的同学马林纳合作，完成了《远程火箭的评论与初步分析》的研究报告，提出了几种火箭研究的设想，为美国发展地地导弹和探空火箭奠定了理论技术基础。
同年米军情报部探知德军正在德国境内建立大规模的火箭发射基地，火速拨款成立加州理工学院喷气推进实验室，钱学森任喷气研究组组长（共弹道、材料、喷气、结构四组），有相当消息称是实际的第一任负责人。
1944年，在冯卡门领导下，钱学森作为火箭理论组组长，参与成功研制了列兵A（Private A）固体燃料火箭。列兵A/F系列火箭后改进为Corporal液体火箭。而后来米国火箭的两个鼻祖之一就是Corporal液体火箭，另一个鼻祖就是大名鼎鼎的V2。
1944年米国国防部聘冯卡门为米国空军顾问，草拟未来20年美国太空研究的蓝图。冯卡门特约钱学森到华盛顿参加他领导的国防部科学顾问小组。
1944年冬，钱学森辞去在加州理工学院担任的各项职务，到华盛顿参加国防部科学顾问组。
1945年4月，米国国防部派遣以冯卡门为首、团员包括钱学森（此时已因对空气动力学的研究作出重大贡献成为米国陆军航空兵上校）在内的调查组，飞往德国，审问独国火箭科学家和考察独国火箭设施。这就是著名的米国抢独国火箭行动的一个重要组成部分。其中有两个花絮很有意思：
钱学森和冯卡门一起审问了冯卡门的老师普朗特。
钱学森审问了冯.布劳恩（未来的中国航天之父审问未来的米国航天之父！）。冯布劳恩应钱学森的要求，写出书面报告《德国液态火箭研究与展望》。
1946年发表论文《超等空气动力学》、《稀薄气体力学》。
1947年晋升为麻省理工学院教授。
40年代钱学森又在超高速及跨音速空气动力学、薄壳稳定理论方面对航空工程理论有许多开创性的贡献。
40年代末提出“钱学森弹道”。半弹道式再入航天器或升力体式航天器的再入弹道的基本设计思想，均来源于“钱学森弹道”。（目前载人航天的必备）
40年代后期发表了“时速为一万公里的火箭已成为可能”的惊人火箭理论而誉满全球。（10年后的洲际导弹将此变为实现）
40年代后期，钱学森带研究生的课程中已经有火箭洲际飞行的课程了。
1949年应聘为加州理工学院教授。
出任加州理工学院喷气推进实验室主任，领导米国太空火箭的研究。上面的直接负责人是米国海军次长。
1949年发表了一篇核火箭技术的出色论文，至今仍被认为是这个领域中的一篇经典性名著。其中提出了星际旅行的相关惊人理论，从而再次誉满全球（米毛后来都研制过核火箭发动机，可惜都失败了）。
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