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岁月·汉子
奔加州特辑
冯·卡门和钱学森
宋宜昌
中国“神舟五号”飞船载着航天员杨利伟成功上天并顺利返回，使中国航天事业跨越了历史性的一步。饮水思源，我们会回忆起中国火箭之父钱学森先生。钱学森是伟大的空气动力学家冯·卡门的高足。冯·卡门的一生富有传奇色彩，为人类航空航天事业做出了不可磨灭的贡献。
西奥多·冯·卡门，1881年5月11日生于匈牙利的布达佩斯。1902年他毕业于布达佩斯皇家理工综合大学，1908年获得过哥廷根大学博士学位。这两所大学是当时奥匈帝国和德国最有名的理工科大学。冯·卡门还是著名空气动力学家普朗克的助手。后来，他担任德国亚琛航空学院院长，主持空气动力学研究工作。
冯·卡门
1930年，冯·卡门去美国定居，在加利福尼亚理工学院领导空气动力学研究，最终成为美国航空事业的奠基人。他1963年入籍美国。
冯·卡门在理论上的贡献
1911年，冯·卡门发表了“卡门涡街”的论文，解释了水流过圆柱体后的漩涡现象。他的理论被应用到飞机和船舶螺旋桨的设计中。1932年，他把气体液体流动的附面层计算公式简化，成为后来飞机、火箭、工业输送管道的标准算法。他继承了德国数学的传统，把微分方程应用到工程上，解决了大量难题：高超音速飞行问题；三元气流场的阻力问题；超音速波阻问题；机翼计算问题。其中的卡门—钱学森公式适用于高速飞机设计。
1946年，冯·卡门提出跨音速相似律。他和一些学者完善了亚音速-跨音速-超音速的所有理论计算。这些成果，掀开了超音速时代的大幕。根据冯·卡门的计算，1947年10月24日，美国X-1火箭飞机成功冲破音障。
1936年的一天，三位年轻人出现在加州理工学院教授冯·卡门的办公室里。他们带来了一份不寻常的建议，希望冯·卡门支持他们建造火箭！
他们是马林纳、帕森和福尔曼。其中马林纳是冯·卡门的研究生，其余两位都是热情的业余火箭迷。他们都对火箭发生兴趣是1935年的事。那年冯·卡门的研究生波奈在加州理工的古根海姆航空实验室的讨论会上，报告了火箭动力飞机设计和性能研究的论文。他们被当地报纸报道的这篇论文迷住了。他们希望动手建造液体推进剂火箭发动机，但是缺乏技术知识和财力。他们听说马林纳正在古根海姆实验室研究火箭推进的可能性，于是写信给他寻求帮助。
在同波奈、帕森和福尔曼讨论之后，马林纳拟定了一个工作目标，打算设计一种探空火箭，用固体或液体火箭发动机推进到32~80千米高空。为此他们要研究火箭推力原理、热力学、火箭控制技术等问题，这是马林纳遵循冯·卡门的教学精神制定的。
冯·卡门深为三位年轻人所感动。他进一步认为：在探空火箭上加装仪器载荷，就能探测高空的宇宙射线和气象信息。而这些信息使用传统的气球根本得不到。
冯·卡门同意马林纳转而研究火箭，并让二位火箭迷使用古根海姆实验室的设备，这是他的治学风格。
钱学森（中）和冯·卡门（右）
不久，古根海姆航空实验室的另外两位研究生又加入进来。一位叫史密斯，另一位叫钱学森，他正在冯·卡门指导下写高速空气动力学的博士论文。在他俩加入以后，史密斯和马林纳开始进行探空火箭飞行性能的理论分析，马林纳和钱学森开始研究火箭发动机的热力学问题。整个工作都在冯·卡门指导下。
1937年4月，马林纳在讨论会上报告了火箭小组的工作，包括对火箭发动机一些实验结果的分析；钱学森进行的火箭发动机喷管扩散角对推力影响的计算；帕森对可用作喷气推进燃料的一些物质作了分析，提出了用红发烟硝酸作可氧化剂，用硼氢化合物作燃料的建议。这个建议后来成为航空喷气通用公司的专利。马林纳和钱学森的分析结果，后来在1940年公开发表在富兰克林学会会刊上。
加州理工学院的助教阿诺德（他不是美国陆航司令阿诺德），要求成为火箭研究小组的摄影师。他并且乐意为小组贡献一千美元经费。阿诺德的要求被欣然接受。这样，古根海姆航空实验室火箭研究小组就有了六位成员：帕森、福尔曼、史密斯、钱学森、阿诺德和马林纳。加州理工学院成为第一所严肃研究火箭技术的美国大学。
1938年，马林纳和钱学森继续研究火箭发动机的热力学特性。他们提出建造一个小型火箭发动机试验站的建议。冯·卡门批准了这个试验计划。这年冬天，他们还扩充了原来由史密斯和马林纳进行的探空火箭性能研究，在《航空科学杂志》上发表了《探空火箭（特别是有关连续脉冲式推进的）飞行分析》的论文，找到了一些飞行计算问题的数学解。就在全世界都热衷于航空业时，一小批志愿者的思想迈向了太空和宇宙。
小组在加州帕萨迪纳西边的阿诺约塞科建有可移动的火箭试验设施。1936年10月30日那里首次进行了以液氧和酒精作推进剂的液体火箭试验。这是一个里程碑。小组早期进行的固体火箭试验用的是双基推进剂，即硝化甘油和硝化纤维素的混合物。所有这些早期试验结果使冯·卡门确信，用火箭作动力的航天时代迟早到来。
1938年世界战云密布，美国陆军航空兵对火箭推进发生兴趣。古根海姆航空实验室的火箭研究小组，第一次从陆军航空兵得到了财政支持。次年，冯·卡门领导的火箭研究计划正式列为陆军航空兵喷气推进研究计划。
1939年夏天，美国军方委请冯·卡门对英国情报机构的3份报告进行评估。报告说德国正在发展用于炮弹和飞机的反作用推进装置。冯·卡门认为：材料虽有错误，但很有价值。他转而向马林纳建议，应该研究用火箭发动机推进导弹的可能性。
1939年，钱学森在美国加州理工学院获航空、数学博士学位
马林纳请钱学森帮助。他们在1943年11月提出了一份名为《远程火箭的评论和初步分析》的研究报告，对远距离火箭导弹进行了几种可能性分析，指出虽然用当时可以利用的火箭发动机，还不能够超越160千米射程。但具有比当时陆军使用的火箭弹更大的射程和更大的爆炸载荷的火箭，是可以造出来的。他们提出了三种火箭导弹的设计思想。冯·卡门同意了报告，并转交军方。
冯·卡门、钱学森和马林纳把他们的思想集中在远程导弹的技术问题，集中到如何制造出这些导弹来。
（未完待续）
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