记住我：1945年的弗兰克·马利纳。马利纳领导了一个重大科研项目，还跟包括钱学森在内的其他科学家共同组建了著名的喷射推进实验室，才让火箭学变成一门名正言顺的工程学科。但他几乎已被世人遗忘。在20世纪的头几十年里，火箭科学可不像现在这么风光，被奉为天才从事的行当。当时可差远了：光是表现出对火箭领域感兴趣，就足以招来亲友们认为你异想天开的冷嘲热讽。真成了火箭科学家，你就走上了一条不归路——先前从事过的任何行业，都会对你关上大门。但弗兰克·马利纳不在乎这些。上世纪30年代中期，他还在加州理工学院读研究生的时候，就克服了制度方面的极大阻力以及技术和资金方面的众多难题，从一穷二白开始，建立起一个科研项目。就是这个项目，为后来美国的火箭和导弹事业奠定了基础。在第二次世界大战爆发前夕，这项工作开始呈现出新的重大意义。及至战争结束，马利纳已经成为美国顶尖的火箭技术专家，还参与创建了喷射推进实验室，如今这个实验室已经是世界一流的太空研究机构之一。然而你可能从未听说过马利纳的名字。在美国太空计划的大部分历史中，马利纳和他的团队都只是一个脚注。世人常说，美国真正的火箭研制工作是在二战结束后、希特勒的首席火箭科学家沃纳·冯·布劳恩抵美之后才开始的。他们还说，要不是有这位德国天才，美国的地外探索事业断不可能在这么快的时间里发展到如今的程度。以上说法抹杀了马利纳等人的重大贡献。马利纳带领一支由工程师、科学家和技术人员组成的团队，不仅仅推动了火箭学的进步，而且所花经费只是德国同行的零头。从1936到1946年间，马利纳的团队率先使用了固体推进剂，二战后的几十年里，这成为对导弹和运载火箭都至关重要的一项技术。在液体推进剂方面，他们也为后人奠定了基础。同样重要的还是马利纳留给后世的卓越机构，他参与创办了喷射推进实验室和Aerojet工程公司（如今Aerojet Rocketdyne公司的前身），时至今日，Aerojet仍是航空航天领域的重量级企业。马利纳的故事还有更加耐人寻味的一面，他像诺贝尔一样，是一个充满矛盾的科学家：自称和平主义者，却设计了威力强大的军用火箭；在情感上倾向均贫富，却通过Aerojet的股份成为富豪；作为一名登峰造极的工程师，事业巅峰时主动放弃科研生涯，从30多岁开始投入艺术事业。跟早期的大多数火箭专家一样，马利纳之所以对火箭感兴趣，是因为火箭意味着太空旅行。1912年，马利纳出生在德克萨斯州小镇布伦纳姆，小时候就喜欢上儒勒·凡尔纳的经典科幻小说《从地球到月球》。青少年时期，马利纳就有了工程师思维。上大学期间，他写了一篇有关星际旅行的小论文，列举了需要克服的巨大难关，包括需要穿越的广袤空间，抵达后的恶劣气候，以及缺少有效的星际通讯手段。1934年，从德州农工大学获得机械工程学士学位以后，他就去了加州理工学院。在那里，他有幸投到了著名空气动力学家西奥多·冯·卡门的门下，后者成了他的论文导师。当时冯·卡门领导的加州理工学院古根海姆航空实验室是世界一流的航空研究中心之一。当时，在高速飞行器中，螺旋桨推进器的局限性已经暴露无遗，冯·卡门等人正在急切地探索新技术。危险行当：1935年，还是加州理工学院研究生的马利纳开始领导一个丰富多彩、干劲十足的团队，成员是他的同学们以及一批狂热的火箭爱好者，导师是空气动力学先驱西奥多·冯·卡门。因为经常搞一些作死的实验，他们在校园里被冠以“自杀小队”的称号。团队在1936年秋取得第一次重大成功。他们把自己拼凑起来的设备拖到了加州帕萨迪纳西边一处干涸河谷边上（名为“阿罗约塞科”，左上图）。在测试进入到第三天的时候，他们的甲醇燃料火箭发动机（右上）试车成功。下方是马利纳画的实验装置草图；请注意图中的“围观人员保护屏障”，也就是一堆沙袋。1935年底，马利纳听了一个同学有关火箭动力飞行器的演讲后，重新燃起了对航天航空的兴趣。巧合的是，一篇报道这次演讲的文章引起了帕萨迪纳人约翰·怀特塞兹·帕森斯的注意。这位自学成才的化学家早就在试验固体燃料火箭了。帕森斯和一个学机械的朋友拜访了加州理工学院，表示想造一枚液体燃料火箭，就此寻求建议。作演讲的那位同学把他们介绍给了马利纳。马利纳当即同意跟帕森斯合作。马利纳后来说，他发现扬帕森斯拥有“天马行空的想象力，而且成果累累”。马利纳和帕森斯两人的风格看起来很不搭调。23岁的马利纳稳重内敛，很有学术范。比他小两岁的帕森斯只读到高中，但才智过人，大胆无畏且精力充沛，足以弥补学历上的不足。他甚至还涉猎过魔法和神秘学。这对看着怎么都凑不到一块儿的搭档却大大地推进了火箭科学的进步，他们各自仅凭一己之力的话不可能达到这样的成就。马利纳向冯·卡门提议，他想和帕森斯，还有帕森斯的机械师朋友埃德·福尔曼一道，设计一枚探空火箭，把科学仪器送到高层大气之中，也就是海拔约40千米的高空。虽然帕森斯和福尔曼不是加州理工学院的人，冯·卡门还是同意支持他们三人，不过他能提供的只有指导和设施的使用权，并没有实际经费。在接下来的几年里，马利纳他们投身于这项研究，没钱就去做兼职，需要零部件和材料就去别人那儿蹭，不行就跟大学实验室“借”。很快，又有许多研究生加入了马利纳和帕森斯的队伍，其中包括A.M.O.史密斯，他后来成了道格拉斯飞行器公司的首席空气动力学家；火箭科学的起飞：1939年，马利纳的团队获得了一小笔拨款，用来为美国陆军航空兵团开发飞机起飞用的助推火箭。在1941年的飞行试验中，这种助推火箭使一架小型民用飞机的起飞距离减半；上图中，冯·卡门（中）正在做笔记，马利纳站在他左手边观看。后来，他们所造的火箭推力越来越大，足以辅助道格拉斯A-20“浩劫”攻击机（图一）这种级别的飞机。但火箭学还处于起步阶段。虽然在欧洲和美国，火箭俱乐部给了业余爱好者一个精神寄托，但正经的大学课程还是一片空白，因此，已有的理论都没怎么付诸实践。话虽如此，马利纳他们也并不是完全从零开始。早在19世纪90年代，俄罗斯数学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基的计算就表明，用火箭推进来实现外星旅行这个设想，在理论上是可行的。而在1926年，神秘的美国工程师罗伯特·戈达德发射了世界上第一枚液体燃料火箭。飞行只持续了2.5秒，上升高度仅12.5米。但这一结果激励了新一代的火箭爱好者，其中就包括马利纳和帕森斯，还有冯·布劳恩。马利纳征求了冯·卡门的意见，决定先专注于火箭发动机的研制。一直到那个时候，都没有人造出适合探空火箭的发动机，也就是说，还没有发动机可以把火箭推进到40千米左右的高空。就以戈达德的火箭为例，它们能到达的最大高度也不过2.6千米，“你先要有一台可以工作的发动机，能产生合理的比冲量，”马利纳后来回忆说，“否则，火箭外壳、推进剂供给、稳定性、发射方式、投物伞这些研究得再好，都毫无意义。”帕森斯对马利纳循序渐进的做法颇有异议，因为最让他来劲儿的就是火箭发射过程了。站在科学界的立场，辛亏马利纳赢得了这场争论。虽然马利纳实行科学严谨的作风，但这没有阻止他的团队跟危险进行“亲密接触”。在一场值得纪念的实验中，他们测试的一台小型火箭发动机点火失败，释放出腐蚀性的四氧化二氮云雾，导致整栋楼里的设备都生了锈。“我们被要求马上搬着实验装置滚出大楼。”马利纳写道。“后来，‘自杀小队’的绰号就在加州理工学院传开了。”1936年10月下旬，古根海姆航空实验室的火箭专家们做好了火箭发动机试车的准备。考虑到噪声会比较大，而且搞不好会发生爆炸，他们把试车地址选在校外，那是帕萨迪纳西边一处干涸的河谷，名叫阿罗约塞科。他们把拼凑起来的设备运到沙滩上，把发动机架在一米高的支架上，调整妥当，让喷焰能够竖直向上喷射。一根弹簧用来测量火箭推力。几根软管把一瓶氧气罐和一瓶甲醇燃料罐连接至发动机。这场测试将提供至关重要的数据，来支持他们的各项运算，包括燃料消耗、推力，以及发动机内部的温度和压力等。他们本来是打算用一根导火索点燃燃料，但在前三次尝试中，导火索还没被点燃，就先掉了。第四次也是最后一次尝试时，导火索倒是点燃了，但随后又掉了下来，点着了溅在设备上的部分燃料，还有氧气软管。“某种原因导致氧气管被点燃，在地上乱窜，当时距离我们只有十米远。”马利纳在第二天写给父母的信中说。“我们四散奔逃，心里想着，不知道那些单向阀顶不顶用。”时候来看，那些用来防止燃料和氧气倒流的单向阀还是起了作用，虽然装置被严重烧毁，但大家还是高兴坏了。正如帕森斯和福尔曼已经深知的，要让东西燃烧起来，这其中也有了不得的学问。后来他们用火花塞取代了导火索。11月15日，发动机燃烧了5秒钟。两周后，燃烧时间持续了20秒，这一次还发出了震耳欲聋的轰鸣声，是完全燃烧的标志。1937年1月16日，在最后一次试车中，发动机燃烧了整整44秒。在接下来的一年半里，只要时间和金钱允许，团队就继续做他们的实验。马利纳还在《航空科学期刊》上发表了两篇具有里程碑意义的论文。尽管一直在稳步向前推进，但他们的成果却很少受到外界关注。随后，二战爆发。随着欧洲和太平洋地区的战况不断升级，美国军方领导人开始四处搜寻可能增强战斗力的新技术——其中就包括火箭。1938年12月，经冯·卡门授意，马利纳在华盛顿向一群政府和军方顾问作了有关“喷射推进”的报告（他有意回避了“火箭”一词，在当时的科学界，这个词依旧上不了台面。）这场报告给美国陆军航空兵团指挥官亨利·阿诺德留下了深刻印象。1939年1月，他给了马利纳的团队1000美元，用来开发起飞用喷射助推火箭。半年后，阿诺德又给了他们1万美元。他想在飞机机翼上安装JATO火箭，让满载重物的飞机能从太平洋岛国的短跑道上起飞。团队试验了固体燃料，从最古老的火药着手。但在发生了一连串的意外爆炸之后，马利纳和冯·卡门觉得，有必要从理论上检讨一下这样一个问题：高压之下，固体燃料能否实现稳定持久燃烧。他们得出的结论是，只要燃烧室内的压力保持恒定，固体燃料的燃烧过程就可以保持稳定，如今，这一发现被称为冯·卡门-马利纳的火箭发动机稳定持久燃烧理论。到1941年夏，该团队的火药推进剂的表现已经非常出色，可以在真正的飞机上接受飞行测试了。在加州，一架战斗机大小的民用飞机依靠JATO火箭的助推将起飞助跑距离缩短了一半。
起飞助推：二战期间，弗兰克·马利纳在喷射推进实验室的团队开发了这些火箭，用来缩短军用飞机的起飞距离。
但工程师们还面临一个问题。JATO火箭只要稍微多存放几天，就会在点火时爆炸。帕森斯和马利纳一起，花了近一年的时间寻找解决方案，但一无所获。1941年12月，珍珠港遭到轰炸，让这个问题更添紧迫性。到1942年6月，自学成才的帕森斯突然灵光一闪。在看建筑队混合熔融沥青的时候，他突然想到，可以把氧化剂（比如高氯酸钾）混入沥青，做成固体推进剂。其中，可燃沥青既是燃料，也充当粘结剂。后来，这个想法成为所有固体推进剂的基础性技术突破，至今仍在导弹和运载火箭技术中发挥余热，美国的北极星弹道导弹、民兵洲际弹道导弹和大力神系列运载火箭都采用这种技术。同年，马利纳、帕森斯、冯·卡门以及另外两人联手成立了Aerojet公司，为美国陆军和海军生产JATO火箭。当然，火箭专家不止马利纳和他的同事们。1943年，来自英国的情报显示，德国人正在波罗的海沿岸的佩内明德研制一枚巨型火箭。之前的十年中，沃纳·冯·布劳恩一直领导着一个经费充裕的绝密项目，不久，他就要向世界展示那枚火箭的巨大破坏力了。让位：二战结束后，纳粹德国的V-2火箭之父冯·布劳恩取代了马利纳的位置，成为美国公众心目中的火箭科学带头人。和马利纳一样，冯·布劳恩也出生于1912年，也是从小就对火箭感兴趣。还在念大学时，他就加入了德国的太空旅行协会，该协会有500名业余会员，大家追踪该领域的最新发展，也会用火箭做实验。到1932年，德国军方注意到了他们的工作，招募了冯·布劳恩，还资助了他那篇绝密的博士论文，题为“液体推进剂火箭问题：构建、理论以及实验解决方案”。与美国军方形成鲜明对比的是，德国人对火箭技术要重视得多。到战争结束时，德国在火箭研制方面的开支甚至多过美国搞原子弹的曼哈顿项目，前者的开支达30亿美元，后者只有19亿美元。既然政府出手如此阔绰，冯·布劳恩的设施自然让人叹为观止，除了佩内明德的研究和生产中心外，诺德豪森附近也有一个额外的制造中心。虽然冯·布劳恩的团队开发了一种类似JATO火箭但是可重复使用的火箭助推器，但他们的设计似乎始终没有正式装备部队。无论在规模上还是复杂程度上，V-2火箭都会让它黯然失色。作为世界上第一种量产型弹道导弹，它以液氧和乙醇为燃料，能携带一吨炸药飞越320多公里的距离。它的制导系统依靠一对陀螺仪来操控翼面和舵面，不过从实战情况来看精准度并不是很高。冯·布劳恩他们生产了6000多枚V-2，从1944年9月开始投入使用，主要用来打击伦敦和比利时安特卫普。整个战争期间大约有9000人死于这些火箭的轰炸，其中许多都是平民。1943年，美国陆军跟冯·卡门和马利纳共享了英国的情报报告，问他们能否也开发一种远程制导导弹。他们说可以，于是美国陆军向古根海姆航空实验室（当时刚刚更名为喷射推进实验室）提供了300万美元，用于头一年的运作。冯·卡门被任命为喷射推进实验室主任，马利纳出任总工程师。一家新工厂开始建造，厂址选在阿罗约塞科，往东一点就是马利纳、帕森斯和福尔曼1936年那场实验的进行地。到如今，喷射推进实验室在那里仍有72公顷的园区。到1944年底，冯·卡门有很多时间都是在华盛顿度过的，于是他辞去了在喷射推进实验室的职务，而本来就在负责日常工作的马利纳很快就被任命为代理主任。该实验室肩负一个紧急任务，那就是研制缩小版的轻型V-2火箭，为此，他们要造一枚小型固体燃料火箭弹，再造一枚大一点的液体燃料火箭弹。前者绰号“大兵”，直立高度2米，计划射程18公里。它用沥青做燃料，高氯酸钾做氧化剂。液体燃料导弹名为“下士”，直立高度11米，射程120公里。它以联氨为燃料，用红色发烟硝酸作为氧化剂，这是喷射推进实验室团队研发的一种专利燃料配方。在室温下，这种当时尚属新型的燃料能维持液态，因此不需要冷却系统，而且可以自燃，也就是在成分接触时自发点燃，所以也不需要点火系统。同一类型的燃料后来被阿波罗计划采用，作为指挥舱、服务舱和登月舱的火箭燃料。太空时代的黎明：1950年，一枚二级火箭（下面是一枚V-2火箭，其上搭载由马利纳团队设计的WAC“下士”探空火箭）在佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空，成为该基地发射的第一枚火箭。在研制“下士”火箭的制导版本之前，马利纳决定，先造一个非制导版本。它外号WAC。1945年9月16日，也就是二战正式结束两周后，第一枚WAC在新墨西哥州白沙导弹靶场发射升空。10月11日又进行后续发射，火箭企及70千米的高空，接近地球与太空的边界。后来，一枚高级版的“下士”火箭作为美国的第一种核导弹被部署到了欧洲。WAC“下士”发射以后，过了两个月，马利纳的团队又回到白沙导弹靶场，这次是为了测试“大兵”。他们前后共发射了24枚火箭，无一出现故障。虽然“大兵”始终没有成为武器，但后来的固体燃料导弹几乎都是它的“直系后裔”。
“大兵”和WAC“下士”的成功让马利纳喜忧参半。他终于有了一枚高空探空火箭，但与此同时，同一台机器也成了核弹道导弹的垫脚石，事实已经摆在眼前。以本心而言，马利纳是个和平主义者，他从事军事技术研究只是因为他认定必须打败法西斯。在1978年的一次采访中，他回忆说：“我们都陷入战后对战争的憎恨和对原子弹发展的恐惧之中，眼看着我们为太空探索而开发的东西被用于军事目的。”战后，马利纳曾试图说服加州理工学院的董事会，请他们支持基于WAC“下士”的非保密高空研究。但董事会拒绝了这一提议。1946年，他和当年“自杀小队”的另一个创始成员马丁·萨默菲尔德一起，为美国陆军撰写了一篇论文，讲述如何利用当时已有的技术，发射卫星进入轨道。军方兴趣寥寥。仿佛只有当马利纳的研究适用于武器的时候，军方才会感兴趣。马利纳决定，干脆跟火箭科学分道扬镳。1947年，他辞去喷射推进实验室主任职务，接受了联合国教科文组织位于巴黎的一个职位，他觉得，新工作能让他为和平而不是战争贡献力量。但这不是马利纳离开的唯一原因。美国联邦调查局从1942年就开始调查他，怀疑他加入了当时的“美共”，甚至怀疑他是“共党间谍”。1946年，FBI探员趁他出差时搜查了他的住所。原来的战争英雄，一下子就被怀疑成国家公敌，这种突然的转变自然让人愤懑不已。那么，马利纳到底是不是共产党人？2009年，我研究了马利纳厚厚的FBI档案，并在美国国会图书馆翻阅了他的论文。这些记录清楚地表明，30年代，马利纳很可能是美共洛杉矶支部的成员。例如，FBI档案中就有他1939年入党申请书的复印件。从笔迹来看似乎出自马利纳之手。同时，他也不是什么资本主义的推崇者。1936年他在给父母的一封信中写道：“欧洲的事件势必会引向一场新的战争。唯一的希望似乎就是推翻所有国家的资本主义制度，建立一个联合所有国家的经济联盟。”当然，在大萧条的谷底时期，无数的学者、艺术家、专业人士等都持同样的观点。而且，正如喷射推进实验室历史学家埃里克·M.康威所述：“1939年，苏联与德国签订互不侵犯条约，这个震惊世界的消息一出，”马利纳所属的支部就解散了。至于间谍活动，FBI对马利纳的怀疑或许也并非无的放矢。在他任职期间，喷射推进实验室曾发生数起泄密事件，其中最严重的一起事件涉及实验室的机密文件，这些文件落在一名苏联间谍手中。根据1942年的一份FBI报告，至少有五位未具名知情人指认马利纳可能为间谍；该报告的结论是“如果要当事人在美国和俄罗斯的政府形式之间做出选择，他对美国的忠诚就要被打上问号。”J.埃德加·胡佛本人曾多次催促联邦检察官起诉马利纳。终于，在1952年12月，马利纳受到起诉，罪名是未向政府披露其共产党员身份。他的美国护照也被收回。虽然从1942年到1960年间，FBI对他展开了多次调查，但始终没有找到马利纳从事间谍行动的确凿证据。更有可能的是，马利纳只不过是50年代初的“红色恐慌”中成千上万受迫害的美国人之一。1954年，针对他的起诉被驳回，四年之后，他的护照也得到恢复。到那个时候，马利纳已经从联合国教科文组织辞职。在Aerojet公司的股票让他发了财，他也“跟过去一刀两断，成了一名艺术家，”他在后来的采访中这样说道。他的动态雕塑事业颇为成功，科学和工程类主题常常在他的作品中呈现出来。他再也没有重返科研领域，只是在1960年和冯·卡门等人一道，参与创办了国际宇航科学院，以促进太空探索领域的国际合作。就在马利纳逐渐淡出火箭事业的同时，冯·布劳恩却如鱼得水。随着欧洲迈入冷战阶段，美国政府把1500多名德国科学家、工程师和技术人员带回美国，其中就包括冯·布劳恩和他的大部分手下。他们跟纳粹的瓜葛，还有先前的战争罪行都被一笔勾销了，因为当时美苏争霸进行得如火如荼，德国人积累的技术和人才被视为美国成败的关键。1945年10月 ，冯·布劳恩和他的部分人手抵达位于德州埃尔帕索的布利斯堡军事基地，距离马利纳测试WAC“下士”的旧址只有很短一段车程。冯·布劳恩在那里呆了五年，后被调到阿拉巴马州的亨茨维尔，在那里领导美国陆军的火箭计划。1960年，他成为美国宇航局新成立的马歇尔太空飞行中心的首任主任，在亨茨维尔负责开发后来把宇航员送上月球的土星重型运载火箭。德国工程师在美国的太空计划中异军突起，这让马利纳愤懑不已。据马利纳之子罗杰透露，“纳粹工程师成了美国的太空英雄，而在战争年代为盟军呕心沥血的美国火箭技术创始人却流落四方，这让他始终难以释怀。”在1967年的一篇文章里，马利纳自己写道：“在大众心目中，美国火箭的发展远远落后于纳粹德国，就连一些本该清楚事实的人也这么认为。这种观念是错误的。但观念一经形成，就很难改变。”
在此背景之下，最后的一系列实验很值得一提。喷射推进实验室的研究人员从1946年年末开始，在白沙导弹靶场组装并发射一种二级火箭，其第一级是采用德国V-2火箭的发动机，第二级则是用WAC“下士”改装而成。在这些名为Bumper的二级火箭中，有一枚在1949年2月24日上升到了393千米的高度，接近当今国际空间站的轨道，打破了当时的火箭飞行高度纪录。
次年，另一枚Bumper火箭成为新建的卡纳维拉尔角航天基地发射的第一枚火箭。太空时代就在这枚奇特的美德混血火箭的发射中拉开了帷幕。
翻译 / 雁行
本文由微信公众号“造就”（ID: xingshu100）授权转载
编辑：huashan
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