古代的火箭是什么样的?

中国古代火箭

航天事业的发展离不开火箭,现代运载火箭起源于古代火箭。古代火箭经过漫长的历史演变,与现代自然科学的理论和探索相结合,才最终发展成为现代运载火箭。说到古代火箭,不能不提中国的贡献。

准确的说,火箭是中国人发明的,中国是古代火箭的故乡。由中国古代科学家利用火药和气体的反作用力原理最先创造出来的火箭,在当代科学精英的手中,已经发展成为搭载宇宙飞船进入太空的大力神,这是每一个炎黄子孙都引以为豪的辉煌成就。

“火箭”一词出现在三世纪的三国时期。公元228年三国时期,魏第一次把火把放在箭上。当时蜀国宰相诸葛亮率军攻打陈仓(今陕西宝鸡东),魏国统帅赵昊用火箭烧了蜀国军队的围城之梯,守住了陈仓。从此出现了“火箭”一词。但当时的火箭只是将浸过油的亚麻布等易燃物附着在箭背上,点燃后用弩射向敌人,以达到纵火的目的。

北宋时期(公元10年)的官员冯继生、岳和曾向朝廷赠送过火箭和火箭的制造方法。当时的火箭已经使用了燃烧效率更好的火药,但还是用弩发射。于是,人类历史上出现了最早、最原始的“火药箭”。它用纸糊成筒状,把筒内的火药压实,绑在箭杆上,用弓发射。后来在原有火箭的基础上进行改进,将火箭直接安装在杆子中间,爆炸时发出巨大的声响,以此来震慑敌人。

中国古代的火箭有箭、轴、羽、火药筒四部分。火药桶的外壳用竹筒或纸板筒制成,内装火药。筒体上端封闭,下端敞开,保险丝从筒体侧面的小孔中引出。点火后,火药在气缸内燃烧,产生大量气体,高速向后喷射,产生向前的推力。其实这就是现代火箭的雏形。火药筒相当于现代火箭的推进系统。利箭具有穿透人体的杀伤力,相当于现代火箭的弹头。尾装箭羽在飞行中起稳定作用,相当于现代火箭的稳定系统。箭杆相当于现代火箭的箭体结构。中国古代火箭的轮廓图最早记载于公元1621年毛编撰的《武北志》一书中。

火箭出现后,在中国很快被用于军事行动和民间娱乐。10 ~ 13世纪,宋金元战争中使用火枪、飞枪、雷炮等火药武器。当时的飞炮类似于现代的火焰喷射器,是一种原始的火箭武器。北宋末年,在民间流行的烟火表演中,人们利用火药气体的反应,制作出能高飞升空的“流星”(或称“火苗”)和“鞭炮”,为节日增添了喜庆的气氛。从工作原理上来说,流星鞭炮具有火箭的特点。

12世纪后,对原始火箭进行了改进,并广泛应用于军事。元明时期,火箭武器在战争中有了很大的进步,发明了许多与现代火箭类型相似的火箭,相继出现了二虎追羊箭、九龙箭、蜂群等火箭,都采用了火箭多级串联或并联(捆绑)的技术。《明史》中记载的火箭武器有很多种,如雷炮、火龙出水、飞鸦、飞沙管、万人敌等。

明朝是中国火箭技术飞速发展的时期,军事技术人员为军事战争制造了多种由火药反应推进的火箭。明朝初年,燕王朱元璋的第四子朱迪在“京南之战”中于河北白沟河与建文帝的军队作战时,被“蜂拥”而来的火箭射中,这是中国在战争中使用“喷气火箭”的最早记载。此后,单级喷气火箭越来越多,包括单引擎和多引擎。

民族英雄戚继光创造了飞刀箭、飞枪箭、飞剑箭三种喷气火箭,统称为“三飞箭”。这三种火箭由长6英尺的硬木制成,箭头长5英寸。分别制成刀、枪、剑形刃,可穿甲。一个7到8英寸长、2英寸厚的火药筒装在箭头的背面。战斗时,将火箭放在木架上,手握箭尾,点燃火药筒的火药线,向敌人射击。它可用于陆地和水上行动。这三种火箭炮在齐家军水营10战舰上装备2000多门,车炮营、骑兵营、步兵营装备4760门,平均每人4门。齐家军装备了这么多火箭炮,这在中国乃至世界军事史上都是前所未有的。直到240多年后,世界上其他国家才知道世界上有喷气火箭这种火器。

单级火箭的先进产品是各种“多管齐射火箭”,大多是将多枚火箭放在一个口大底小的火箭筒内,筒内放置两层网格,用于火箭的定位和定向。同时,每枚火箭的火药线都捆绑在一起。点火后,箭是齐飞,发射面有几十英尺宽。除了前面提到的32发“蜂拥”火箭,还有二虎追羊、百虎齐冲等几十种箭,一次可射2到60支。齐家军还经常在火箭车上固定多个火箭筒进行发射,一次发射数百甚至数千枚火箭,这就是后来火箭车的前身。戚继光在北方镇守东段长城时,装备了至少40辆火箭车,这在古代是绝无仅有的。在世界上其他一些国家,直到360多年后,才出现了火箭推进的车辆。

明末的军事技术专家还创造了两种“带翼火箭”:带翼的“神火飞鸦”和带翼的球形“飞空击贼震天”。这两种火箭分别在乌鸦形和球形体内装有火药,火药内有火药线,与起飞火箭的火药筒内的火药串联;发射时,先点燃起飞火箭的火药线,使火箭飞向敌人,引爆乌鸦和球内的火药,杀伤和焚烧敌军。是破阵攻城的利器。后来的导弹可以说是这种火箭的逻辑发展。

明末还造出了“火龙出水”等二级火箭。“火龙”有龙身、龙头、龙尾。龙身是用长约1.6米的细竹筒制成的箭体,前面有木制龙头,龙口张开,有利于火箭发射。后面有一个木制的龙尾。箭体头尾下部两侧各安装一个半斤重的起飞火箭,箭体内放置几个火箭发动机,所有引线绞在一起。龙身前后安装四个火箭筒,两组火箭引线绞在一起,前火箭弹壳底部与龙头引出的结线连接。两枚火箭之间有一条射击线。发射时,先点燃龙身下部的四个火药筒,推动龙前进。当起飞火箭的火药线燃尽后,龙体内的火箭被点燃,从龙口射向目标。

这种火箭应用了并联(四个火药筒)和串联(两级火箭接力)的原理。它可以被射向天空或用于水战。用于水战时可在水面上飞行数公里。这是最早的两级火箭,比现代的两级火箭早300多年。此外,当时还创造了三种可回收、可循环使用的二级火箭“飞沙管”,将古代的火箭技术提升到了一个高级阶段,也启发了现代火箭的发展。这是中华民族对火箭技术发展做出的巨大贡献。

到了明代,火箭不仅用于军事领域,还尝试了火箭载人飞行。中国明代学者万虎(又名“万户”),被认为是世界上火箭的鼻祖,实验性空中飞行的先驱。在研究火箭把物体推上去的能力的基础上,万虎做了一把能飞上天的椅子。他把当时最大的47枚火箭安装在座位后面,同时把自己绑在座位前面,两手各拿一个大风筝,然后让47枚火箭同时点火,希望借助火箭向前的推进力和风筝上升的力量向前飞。虽然实验不成功,但他已被公认为世界上第一个尝试乘火箭飞行的人。为了纪念万虎,人们用他的名字来命名月球背面东海附近的环形山。

13年底到14年初,中国的火药、火箭等火器技术通过阿拉伯传到印度、阿拉伯和欧洲。它引发了阿拉伯和欧洲国家对火箭技术的引进,促进了火箭技术的发展。到1805年,英国炮兵军官W·康格里夫创造了一种新型火箭,脱胎于中国古代火箭,成为现代火箭的开端,射程2.5 ~ 3公里。二战后,科学技术飞速发展,火箭技术逐渐用于太空探索和开发。1957年10月4日,苏联发射第一颗人造地球卫星,1961年4月2日,苏联第一艘“东方”飞船成功发射。1969年7月20日至21年7月20日,美国阿波罗11登月。

虽然古代的火箭和火药都是中国人发明的,但由于长期忽视科技的发展,古代的火箭技术在中国没能发展成现代的火箭技术,最终只停留在烟火中。虽然欧洲人在中国发明火箭几百年后才学会使用火箭,但最后还是从欧洲发展出现代火箭技术,这是中国历史的遗憾。