固体燃料导弹是如何机动的（号称天使恶魔的导弹燃料）

上文书说到苏联人奋起直追。因为苏联人是有紧迫感的，他们承受着美国人的核威胁，但是却没有任何一件趁手的兵器能打到美国本土。所以斯大林当时要钱给钱，要人给人。集中力量办大事，要完成轰炸机和导弹的突破。

相反，美国人这边就没那么急迫，战后的那几年是美国比较悠闲的时光。美国也要进入战略调整期。一来是战时体制要转变成和平体制，汽车厂都去生产冲锋枪了，现在也要恢复到生产民用产品。其次就是几百万军人要复员，安排就业或者读书。阵亡将士要抚恤，伤残军人要治疗。暂时没时间关注火箭这方面的事儿。所以布劳恩他们到了美国以后，并没有多少繁重的工作。还是在恢复 V2 的研究，毕竟 V2 导弹的研究被战败打断了。

著名的“胜利日之吻”

你要说美国人的航天事业完全是由这群德国战俘奠定的，那也太委屈美国人了。戈达德这个火箭先驱的功劳不能抹杀。起码他在给军方研究火箭，只是他的进度太慢，军方也没有多少大胆的想象，提出的需求就不高。所以戈达德的进展远远低于布劳恩这些德国人。但是美国也还有另外一支力量也在研发火箭技术，领头的就是加州理工的冯·卡门和他的一群手下的研究生。

当时在古根海姆空气动力学实验室，从 1934 年开始，冯·卡门就领导着一群年轻人研究飞机的高速飞行问题。他们通过大量的风洞试验，发现螺旋桨飞机是无法适应高速飞行的。这是由螺旋桨的先天缺陷导致的。要想高速飞行，那就只能放弃螺旋桨推进。

冯·卡门的学生马林纳开始研究喷气推进系统。他从小就看凡尔纳的科幻小说，对宇宙的兴趣都是凡尔纳给勾引出来的。后来他从老家波兰出来考上了美国加州理工，成了冯·卡门的学生。

当时还没有喷气发动机和火箭发动机的区别，反正都是靠喷气来推动飞行器前进的。火箭更加古老，所以大家就往火箭方面去想，去寻找解决方案。这就是所谓的“喷气推进”技术。

1936 年初，在实验室例行的周末学术讨论会上，冯·卡门的助手玻雷作了一场关于火箭推进飞机可能性的报告，报告主要引用奥地利工程师的桑格尔所做的研究。玻雷主要的意思就是说，军方和和商界可能会对火箭推进飞机的速度感兴趣。科学家可能对火箭能达到的高度感兴趣，当时很多科学家希望能够对大气的平流层，甚至更高层大气进行研究。

当地帕萨迪诺的报纸发表了玻雷的文章，很快吸引了两位火箭爱好者帕森斯和福尔曼。这两个人都是自学成才，曾制造过火药火箭，估计就是造过大号“窜天猴”。

这二位可不是省油的灯，他们一心想试验液体火箭，但是觉得自己搞不定，于是决定找加州理工学院帮忙。1936 年 2 月，马林纳、帕森斯和福尔曼经过讨论后，决定成立火箭研究小组，设计高空探测火箭。不久史密斯和中国留学生钱学森也入伙了。天体物理实验室的阿诺德在加入小组的时候，还捐助了1000美元资金。这倒好，人家还是带着启动资金来的。

就这样，加州理工学院火箭研究小组基本上初具规模。在进行火箭飞行理论研究的同时，他们因陋就简，制造了一个不带冷却的发动机开展试验，推进剂选择了氧气和甲醇。由于冯·卡门的支持，他们获准可以在实验室里进行小型发动机试验。

从 1936 年 10 月到 1937 年 1 月，他们在帕萨迪诺当地搞了很多次实验。当然周围的老百姓是不爽的，没事儿脑袋顶上老有东西掉下来，这实在是太危险了。

1936年，在阿罗约塞科进行了火箭试验，鲁道夫·肖特、阿波罗·史密斯、弗兰克·马利纳、爱德华·福曼和杰克·帕

有一次，他们把自己的宿舍给炸出一个大洞。学校就把他们给轰出来了，他们就在几里地以外找了个河谷空地去做实验。反正早年间搞火箭研究的，基本上都遭遇过类似的事儿。

1938 年 5 月，冯·卡门收到美国陆军航空队的消息，他们对火箭推进很感兴趣，阿诺德将军还特地跑到他们这儿来看了看，对马林纳的火箭很感兴趣。（这位阿诺德可不简单，他是陆军航空队的领导人。后来陆军航空队分离出来成立了独立的美国空军，阿诺德是仅有的获得过陆军五星上将和空军五星上将军衔的人）

军方又向美国科学院建议，开展火箭助推器的研究。1939 年 1 月，美国科学院批准了加州理工学院火箭研究小组关于飞机助推的研究计划。

冯·卡门觉得火箭一词在公众心里已臭了。是啊，天天炸，名声能好得了吗？就这样，火箭研究小组被改名为“喷气推进实验室”。这事儿哪能忽悠过去呢？人家老百姓又不傻。最后老百姓和军方以及加州理工方面商量了一阵子，达成妥协，实验室可以放在此地，做实验可不行，换个地方吧。

早期的喷气推进实验室（JPL）简陋而寒酸

当时军方提出的要求就是要用火箭来给飞机助推，也就是起飞的时候拉兄弟一把。这种火箭要求能够稳定的工作 20 秒。用液体火箭是不合适的，因为液体火箭要灌注液氧和酒精，这玩意儿麻烦死了，无法随时拿出来就用。

帕森斯发现过去的火药都是粉末状的，不好用。于是他就把高氯酸钾掺杂在了沥青里面，效果还不错。这是第一种现代固体火箭的推进剂。过去军事上用的火箭总是和枪炮用一样的火药。但是从此以后，固体火箭的燃料就不再直接用枪炮发射药了。尽管还是有千丝万缕的联系，但是工艺和思路已经不一样了。

萨默菲尔德在搞液体燃料，用液氧和酒精是不行的。液氧要存放在零下 183 度以下，根本就不实用。帕森斯让他用发烟硝酸试试看。

发烟硝酸就是高浓度的硝酸，里边溶解了大量的二氧化氮，所以呈现的颜色也是棕红色。还时不时有棕红色的二氧化氮烟雾冒出来，所以叫“发烟硝酸”。

发烟硝酸的氧化性极强，弄张纸，滴上一点发烟硝酸，马上就冒起一阵棕红色的烟雾，然后就会冒出火苗子，直接就烧起来了。把这东西和汽油或者煤油混合在一起，自己就能烧起来。根本不用点火。但是燃烧很不稳定，容易爆炸，反正是不好驾驭。

当时实验室的人都不知道该怎么办。马林纳到印第安纳波利斯去拜访了特鲁阿克斯，这位刚好在海军负责火箭的研发，理论上他是戈达德的上司。他手下的一个化学家给了一个方案，那就是用苯胺和发烟硝酸作为燃料，碰到一起自己就烧起来，不用人工点火，而且燃烧稳定而迅速。这是比较合适的常温推进剂。

沿着这条路走下去，开发了一大类火箭。前几天发射的长征五号号称叫“冰箭”，就是因为中央的芯级火箭用的是低温的液氢和液氧，所以叫“冰箭”。过去的长征系列火箭的燃料都是偏二甲肼和四氧化二氮。这两种东西都有剧毒，所以过去的火箭可以叫做“毒箭”。

朝鲜火箭

偏二甲肼和四氧化二氮和苯胺以及发烟硝酸比较类似，都是在常温燃料，不像液氢液氧那么难伺候，但是缺点就是有剧毒有腐蚀性。不过，这也是没办法的事儿。现在当然是尽量不用这样的有毒燃料，改用液氧煤油，或者是氢氧。不过卫星自带的推进剂还是以毒燃料为主，还是因为这东西能长久保存。还有就是技术落后的国家可能还在使用发烟硝酸作为推进剂。比如朝鲜的火星-12导弹，用的还是发烟硝酸和偏二甲肼。

反正当年布劳恩他们走的是液氧 酒精，在后来，普遍都改成了液氧 煤油，这是一条路。还有一条路就是毒燃料，主要是导弹或者卫星这种要长期存储的东西喜欢用毒燃料，还有就是固体燃料。在40年代中期，这几条技术路径都已经出现了。至于大型的氢氧发动机，这是后话了，当时还没冒出苗头呢。

当时好几家公司都在研发火箭助推起飞，军方总不能瞄准了一家公司不放啊。当然是来掺和这事儿的越多越好，有竞争总是好的。但是军方对这事儿越来越不上心。军方看到了航空喷气发动机的潜力，发动机推力强劲不需要火箭助推器了。海军有了新的蒸汽弹射器，比过去的机械弹射机厉害。对火箭助推起飞也没多少需求了。所以这几家火箭发动机的厂商有点发愁。到底这些技术用在什么地方呢？

有家公司叫“反作用马达”。反正看英文字面就是这么翻译的。想来也贴切，喷气推进可不是靠反作用力嘛。这家公司研发的火箭发动机被用在了贝尔公司的 X-1 试验机上。

X-1火箭试验飞机

在耶格尔上尉的操控下，X-1 试验机达到了超音速的水平。这是人类第一次到达音速。X-1 是挂在 B29 轰炸机肚子底下带到空中投放的。在空中开启火箭发动机，狂飙到超音速状态。

当时的媒体透露了这个消息，大家都很惊讶。这架飞机居然是平直机翼。德国人的研究成果认为，要想获得高速，机翼必须后掠。所以大家都很惊奇。当时 X-1 的设计者对后掠翼没什么研究，那就靠很薄的平直翼，照样超过了音速，当然火箭发动机蛮力大也是一个因素。到了 X-2 试验机就开始使用后掠翼了，飞到了两倍音速的。

喷气推进实验室这边也在为火箭发动机寻找新的用途，那就是探空火箭。当时的天文学家们想观察太阳的紫外线。这个波段容易被大气吸收。臭氧层不就是干这事儿的嘛，必须把仪器送到 100 公里的高空去。物理学家们想要研究宇宙射线，也有类似的需求。气象学家希望测量高空的大气数据，他们也希望手头能有趁手的家伙。能做到这一点的只有探空火箭，气球是飞不到这么高的。

当时的布劳恩他们那些人正在美国复原 V-2 火箭。V-2 火箭是可以飞到 100 公里高空的。但是 V-2 导弹毕竟不是专门为了探空而设计的，有许多的先天不足。

首先是这些零部件都是从德国搜罗来的，用一点少一点。其次是 V-2 导弹火箭发动机的工作时间不长。当年布劳恩设计这颗导弹的时候，想的就是靠着发动机把导弹推起来，飞到空中按照操纵机构的程序拐个弯，沿着某一条抛物线飞，飞不多久燃料就烧光了，然后就交给惯性了，剩下就听天由命了。

可是科学家们的需求是不一样的，比如说天文学家要求火箭一直要保持某个姿态，这样才能保证火箭上装的望远镜始终对准太阳，这一点 V-2 做不到。

V-2 是当做导弹设计的，本来头上要加装很重的炸药。现在不装炸药，但是重量不能少，必须加上等量的铅块。纸面上 V-2 能达到的高度，在加了铅块以后，根本就达不到，科学家们看着一块一块的铅加进去，就跟刀子割肉一样心疼，这也就意味着发射的高度在一尺一尺的下降嘛。

科学家们发现，喷气推进实验室搞的一枚小火箭似乎有希望成为探空火箭的蓝本。那就是“列兵”火箭，烧的是固体燃料，也就是帕森斯搞出来的沥青 高氯酸钾。这颗火箭很小，只有 2.4 米长。

下一步，喷气推进实验室要开发“下士”火箭系统。长度达到 11.7 米，个头突然大了好几倍。陆军负责火箭项目的巴恩斯还挺有兴趣的问冯·卡门。你们这火箭的代号都是按照军衔来的，列兵完了就是下士，你们这个系列发展到什么军衔啊？冯·卡门说就到上校吧，到上校就差不离了。当然，后来喷气推进实验室不再负责火箭发动机研发，而是负责行星探测器，所以火箭也就排到了“中士”就 OVER 了。比冯·卡门预计的要少得多，这是后话了。

当时大家觉得，从列兵火箭直接跳跃到下一级下士火箭。跨度太大了，步子大了容易扯着。所以决定开发一个中间档次的火箭。但是叫啥代号呢？列兵和下士之间插不进空啊。最后没辙，起名字叫“女兵下士”，缩写WAC。

这下可就捅了马蜂窝了。你这不是明摆着说女兵下士比下士要低半级嘛！女权主义者岂能善罢甘休？陆军赶紧出来辟谣，WAC不是女兵下士的意思，那是“无姿态控制”的缩写。他们到这是能打马虎眼啊！

女兵下士火箭

女兵下士火箭高度大概是 4.8 米，刚好是列兵火箭的两倍。军方都承认了这种火箭是无姿态控制的，还真就没有姿态控制，全靠尾巴上三片固定尾翼来稳定姿态，燃料就是发烟硝酸和苯胺。第一次发射就一炮打响，成功的飞到了 70 公里的高空。

苏联人后来也走上了这条路，这也是必然的结果。强氧化剂也就是那几种，不出圈的。我国当然也是从苏联人那儿学的嘛。

当时美国人在新墨西哥州建立了白沙导弹试验场，东边就是阿拉莫戈多城，北方直线距离 80 公里，就是第一颗原子弹的试爆点。东北方 170 公里，就是罗斯维尔小城。未来的几年这个地方就会因为外星人事件而闹得鸡飞狗跳。

从卫星地图上看，当地一大片沙漠的沙子都是白花花的，难怪叫白沙试验场。

女兵下士火箭就在白沙试验场一次一次的做实验。到了 1946 年，女兵下士探空火箭实现了仪器的降落伞回收。拍了那么多照片，总要回收胶卷吧，那年头又没有网络直播。

布劳恩和他的德国团队正在南边的布里斯堡工作，距离很近。尽管白沙属于新墨西哥州，布里斯堡属于德克萨斯。直线距离大概是 130 公里出头。对于有车的美国人来讲，这点距离不算什么。布里斯堡靠近美国和墨西哥的边境线，对面就是墨西哥的华雷斯城。年轻人在白沙导弹试验场工作难免寂寞，很多人周末开车到墨西哥境内去逍遥快活一下。

1946 年的圣诞节快到了，在布里斯堡工作的那些德国人也难免想念远在家乡的老婆孩子。美国人还算是通情达理，组织了德国专家的家属们来到美国团聚，布劳恩到各家串门，大家也都热情招待他。但是布劳恩想想心里也难过，人家都是老婆孩子热炕头了，只有他是腿肚子上贴灶王爷，人走家搬，谁让他是光棍呢？

转过年来，1947 年了，布劳恩料理完手头的事儿。向上级打了一个报告，坚决要求回德国，他回去干啥呢？下回再说。

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