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他把火箭送上了天

2019-08-27

科普童话·百科探秘 2019年5期
关键词:法尔涡街卡门

你们都知道,“嫦娥四号”的降落点是月球背面的冯·卡门撞击坑,但有没有想过:冯·卡门是何许人也?他有什么样的本事,能让撞击坑以他的名字命名呢?连著名科学家钱学森都是他的学生?为什么称他为“航空航天时代的科学奇才”呢?

意外结缘

一个多世纪以前,西奥多·冯·卡门出生于匈牙利。六岁时,一位叔叔拉着小卡门逗趣道:“你知道144567×19765等于多少吗?”小卡门稍加思索便给出了答案:2857366755,叔叔大吃一惊,不住地夸赞,而小卡门的父亲却像李靖看哪吒一样,心想:我家娃莫非是个怪物?

冯·卡门对数学的敏感一直持续到大学。20世纪头十年,欧洲掀起一股“飛行热”。第一次观看飞行表演的冯·卡门心里不停嘀咕:这么个傻木架子,还拖着个重重的发动机,能飞起来吗?飞行家法尔芒的表演让他震撼极了!飞行结束后,冯·卡门从人群中挤过去问:“我是研究科学的。一位伟大的科学家用他的定律证明了比空气重的东西是绝对飞不起来的……”法尔芒幽默地回答:“是那个研究苹果落地的人吗?幸好我没有读过他的书,不然,今天就不会得到飞行奖金了。至于飞机为什么会飞起来,不关我的事,您作为教授,应该研究它!祝您成功,再见!”冯·卡门与航空的缘分就这样开始了。

卡门涡街

那时,飞行理论的研究方兴未艾,冯·卡门老师普朗特领导的研究团队主要研究飞行中的涡流问题。

一次,普朗特让一名学生测量稳定水流中圆柱表面各点的压力,可无论如何,水流总会不停波动,测量的压力难以稳定。学生犯了难,向普朗特求助。普朗特说:“应该是你用的圆棒太粗糙了吧!”

而与这项实验无关的冯·卡门有些憋不住了:奇怪,难道水流的波动是必然的?回到办公室,他立即套用水流运动的数学方程,发现水流过圆柱之后一分为二,这两股涡流不可能完全对称。他发现:水在流过圆柱体后,一定会产生两列相互平行、自转方向相反的漩涡,风吹过高楼也会如此!

让别人困扰许久的难题,冯·卡门居然一个周末就搞定了。他的涡流理论后来被称为“卡门涡街”,人们对于气体与水流的了解更深了一步,而他也因此成为国际著名的空气动力学家。

火箭推进

后来,冯·卡门来到美国,担任加州理工学院航空实验室主任。他的路子简单有效:不空谈理论,而是把理论和工程问题结合起来,“混搭”出奇迹!

1936年,当科学界对火箭推进技术普遍表示怀疑时,他却迎难而上,指导美国进行第一次超声速风洞试验,发明了喷气助推起飞,使美国成为第一个在飞机上使用火箭助推器的国家。到了1944年,他取得的突破就更多了:固体和液体起飞助推火箭、火箭发动机飞机、自燃点火液体推进剂,你可能想不到,这些技术在25年后统统派上了用场:“阿波罗11号”登月舱呀!

1963年,在获得美国第一枚国家科学勋章后,冯·卡门溘然长逝。直到现在,全世界每一个飞行器都在采用他的理论和技术,他在航空航天领域不可磨灭的巨大贡献会永远被我们铭记!

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