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为什么直到20世纪人类才进入太空?

从远古时代开始,人类就对头顶上的太空充满好奇,产生了许多原始的飞天神话,如女娲补天、夸父追日、嫦娥奔月、牛郎织女等。直到20世纪中期,人类才真正跨入太空时代:1957年10月4日,苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,开启了人类的太空时代。1961年4月12日,加加林乘坐“东方1号”飞船完成了世界上首次载人太空飞行,实现了人类进入太空的梦想。

为什么人类直到20世纪才进入太空?中国发明火药和火箭都有上千年历史了,为什么没有最早飞上太空呢?

这是因为进入太空需要系统而复杂的航天技术作为保证。现代火箭是航天技术中最重要的环节,而它所需要的理论和技术,直到19世纪末至20世纪初才出现。

火箭能飞向太空,关键在于能产生足够大的推力,使得火箭的速度达到第一宇宙速度,而古代的黑火药所能提供的推力是远远不够的。合适的火箭推进剂的研究和开发,都在19世纪末随着物理和化学方面的众多进展才得以实现。

火箭从试验走向应用的另一个重要保证是控制技术的发展。20世纪30年代末至40年代初形成了经典控制技术,为德国研制V-1和V-2火箭控制提供了基础。但是V-2火箭从地面飞出大气层,其特性参数变化很大,经典控制技术并不适用于这样的系统,因此导致火箭发射精度不高。从20世纪40年代到50年代末,经典控制技术的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大飞跃,在工业、农业、交通运输和国防建设的各个领域几乎都广泛采用了自动化控制技术

20世纪60年代产生的利用现代数学和计算机来分析、综合的现代控制技术,非常适用于飞行器及其控制系统,从而使飞行器控制系统的性能达到新的水平。从20世纪60年代“阿波罗”飞船登月,70年代“阿波罗”飞船与“联盟”飞船对接,直到80年代航天飞机的成功飞行,都与现代控制技术和计算机的应用分不开。

所以,航天技术的成熟包括“软”和“硬”两方面。“硬”的方面涉及火箭的结构、材料、燃料、低温等技术,以保证火箭有能力飞出大气层;“软”的方面涉及火箭的现代控制技术、系统工程、计算机技术等,以保证火箭不会走偏。20世纪这两方面的技术都趋于成熟,才有了人类进入太空的壮举。这是对人类生存疆界的极大拓展,使人类文明在更大空间得以延续。

【发散思维】为什么大气层和太空之间没有明显的界限?