科学怪人的“神预测”

“太空电梯”“太阳帆”“宇宙航行”……这些人们如今听来仍觉科幻的概念，是康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基早在100多年前提出来的。

这位现代航天学和火箭理论的奠基人，不仅创造了航天史上的许多“第一”——比如第一个计算出“第一宇宙速度”、第一个提出“多级火箭”设计理念、第一个提出“航天服”概念等，还跨界当作家，出版了不少科幻小说。

然而，齐奥尔科夫斯基的一生其实并不顺遂。

1857年，他出生于俄国的一个普通家庭，父亲曾担任林业局的办事员，母亲不幸早逝。9岁时，齐奥尔科夫斯基患上猩红热，后失去大部分听力，不得不辍学在家自学。

父亲看出齐奥尔科夫斯基在数理化方面的天赋，等到他16岁时，便送他去莫斯科学习。在那里，齐奥尔科夫斯基充分利用免费开放的图书馆，学习自己感兴趣的科学知识。他还会借助自制的助听器去大学里听各种公开课。一个偶然的机会，他读到了科幻小说作家凡尔纳的作品，从而对太空旅行产生了浓厚的兴趣。

几年后，齐奥尔科夫斯基靠自学通过了教师资格考试，先被分配到距莫斯科约100公里的博罗夫斯克教书，后被调到卡卢加的另一个教学岗位工作，并在卡卢加定居数十年。

虽然在学校的工作干得不错，但齐奥尔科夫斯基被当地居民视为“怪人”。参加居民聚会时，他会用真空泵恶搞出一些奇怪的声音；邀请客人去他家时，他的电动机会突然“电”一下客人；时不时地，他家里还会传出爆炸声。

没人知道，齐奥尔科夫斯基当时正在进行一项不可思议的研究：飞艇的设计。为了证明自己设计理论的正确性，他甚至自掏腰包建造了一个风洞（即风洞实验室，以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备）。这也是俄国的第一个风洞。

1894年，在研究飞艇的同时，齐奥尔科夫斯基又提出了全金属飞机的想法。可惜，因为缺乏资金，他的想法只能停留在设计层面。7年后，莱特兄弟发明的飞机完成试飞，成了名垂青史的飞机发明者。而齐奥尔科夫斯基的设计，直到1915年才被制造出来。不过，为人称道的是，他的设计比莱特兄弟的设计更接近现代飞机的形态。

随着对飞机和飞艇研究的深入，齐奥尔科夫斯基逐渐把目光投向太空。1896年，他开始撰写一部关于航天的著作——《利用反作用装置探索宇宙空间》，解决了在太空中使用火箭发动机的理论问题，包括热传递、导航机制、空气摩擦产生的热量以及燃料供应的维持等。

然而不久后，他遭受到一系列残酷的重创：1902 年，他的儿子自杀。1908 年，一场洪水淹没了他的家，损毁了他积累多年的科学数据和材料。1911 年，女儿因政治活动被捕。1914年，因为当时俄国科学界没有认识到空气动力学实验的机制，他的飞艇模型在圣彼得堡举行的航空大会上遭到冷遇。

生活与科研的打击一个接一个，但齐奥尔科夫斯基并未倒下。1903年，他的一篇手稿发表在《科学评论》杂志上，其中有一个极其重要的公式，被后人称为“齐奥尔科夫斯基公式”，为近代火箭、导弹工程的实现提供了理论依据。

他还发表文章详细阐述了自己对多级火箭的设想。火箭发射时，最下方的一级火箭首先点火工作，火箭从静止开始，不断加速飞行。燃料耗尽后，一级火箭会被分离、抛掉，同时，二级火箭点火工作，如此一来，火箭在之前最高速度的基础上再次提速。各级火箭依次点火工作，用接力的方式让火箭加速、加速、再加速，最终达到并突破第一宇宙速度，进入太空。事实证明，他的设想可行，“多级火箭”一直沿用至今。

20世纪20年代到30年代，齐奥尔科夫斯基成果颇丰，出版了10余部著作，阐明了轨道物体的性质，发展了反作用飞行器背后的科学原理，提出了轨道空间站的设想，并积极推动星际旅行。

除了严肃的科学论文，他还致力于写科幻小说。早在1894年，他就描述了环绕地球轨道的“太空小屋”。“太空小屋”其实就是一座空间站，可以用来进行天文观测。另外，他还在小说中提到航天服、登月车等，这些设想也在多年后变为现实。

尽管齐奥尔科夫斯基在很多复杂问题上都是开拓者，但他的研究成果只有极少数流传到国外，所以国际知名度并不高。直到多年后，美苏太空竞赛时，很多人才注意到，不论是苏联的航天科学家科罗廖夫，还是为美国效力的火箭专家冯·布劳恩，都是齐奥尔科夫斯基的“迷弟”，也都把他的著作翻来覆去地仔细研究。

1935年，齐奥尔科夫斯基逝世，享年78岁。苏联政府为他举行了国葬，据称当时约5万人参加了他的葬礼。月球背面的一个陨石坑以他的名字命名。

如今，他的那句名言仍会让许多人热血澎湃：“地球是人类的摇篮，但人类不能永远待在摇篮里，而是会先胆怯地冲出大气层，然后不断前进！”

（作者单位：北京大学地球与空间科学学院）

编辑 许晔 /美编 徐雪梅/编审 张勉