人類航天史是怎麼開始的？

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人類航天史是怎麼開始的？
航天器，火箭等設備在航天概念剛提出是是依據什麼來設計製造的？

謝邀。

航天史是怎麼開始的！這個問題問得好，我們得倒轉一下時間，去拜訪三位偉大的先人。

以下解答基於真正的「航天」概念出現，也就是在短時間內不再需要落回地面的情況，不包括連來源都很可疑的萬戶飛天這樣的故事。部分引用資料來自Wikipedia。

牛頓的地球大炮

說到第一個闡述扔出去的物體能不落回地面或者落到什麼地方的人，那當然就是我們著名的艾薩克·牛頓爵士了。誰如果不認識下面這個人請自行去百度或者去翻初中物理書。

雖然在此之前就有不少人闡述過天體的運動，但是牛頓是第一個用引力的觀點去解釋它們的人——當然了萬有引力這玩意都是這位先生因為看到蘋果落地發現的，之前哪裡還來的先人呢。

牛頓在1686年寫成了足以讓他名垂青史的《自然哲學的數學原理》一書，在書中的第三卷「論宇宙的系統」（英語：On the system of the world），他提出了這樣的一個思想實驗：

設想有一門加農炮架在一座非常高的山的山頂上。如果在沒有任何引力和空氣阻力條件下，炮彈應該沿著發射的方向以一條直線的軌跡遠離地球。如果有一個吸引力存在的話，炮彈會沿著一條不同的軌道運動，軌道的形狀取決於炮彈的初始速度。如果速度低的話，炮彈就會直接掉在地球上。如下圖所示的運行軌跡的初始水平速度分別在0到7000米/秒之間。

0m/s初速度

6000m/s初速度

如果速度達到了所在海拔的第一宇宙速度，即約7300米/秒，炮彈將會沿著一個固定的環形軌道環繞地球，就像月球一樣。（圖片過大無法上傳，下同）
如果速度大於軌道速度，但小於第二宇宙速度的話，炮彈會沿著一個橢圓軌道環繞地球。如果速度非常快，炮彈將會沿著一個拋物線（當速度恰好為第二宇宙速度）或者雙曲線（當速度大於第二宇宙速度）軌道逃離地球。

牛頓大炮的各種情況

這一思想實驗，就是最早的關於人造衛星的科學設想，也能算是航天史的正式起點。有了科學的理論，人們開始在各種奇思妙想中實現牛頓的大炮，比如儒勒·凡爾納的《從地球到月球》一書中就提到了，從佛羅里達州的一門巨炮中發射的炮彈，帶著三個人抵達了月球。

不知道是巧合還是刻意的安排，幾十年之後，當佛羅里達州卡納維拉爾角成為NASA的主要發射場，人們才會驚嘆這驚人的巧合。但是大炮發射瞬間的巨大過載絕非人所能承受的，用大炮到達月球也顯然並不現實，於是我們需要一個更現實的解決方案。

齊奧爾科夫斯基的球形飛船

康斯坦丁·埃杜阿爾多維奇·齊奧爾科夫斯基，這位名字很長的俄羅斯教師，成為了邁出關鍵一步的那個人。

從小因病休學，沒有受過高等教育，一直到16歲都全靠自學的他，憑著在莫斯科圖書館磨出來的知識底子，成為了一名中學數學教師。如果就這樣也就罷了，但是憑著自己巨大的知識儲備量，齊奧爾科夫斯基在教書的過程中開始對自然科學產生興趣，尤其是氣體和反作用力方面的理論。

1880年，23歲的他開始寫自己的第一篇研究論文《氣體的理論》，論述了適用於氣體的動能定理，然而在投稿給俄羅斯物理化學學會後，他被告知這些理論早在25年前就被發現了。這個人的思路也十分神奇，他改學了生物學，重寫了一篇關於動物生理學理論的論文投稿，這一次大受好評，他才得以加入學會。筆者以為，齊奧爾科夫斯基要是就此改弦更張，可能我們現在提到他的頭銜就是俄國著名生物學家了，當然他最後並沒有。

那這個人既然沒有改學生物而是繼續研究他的愛好，那他之後幹了什麼牛逼的事情呢？

1892年，他調了一個稍微閑一點的教學崗位，開始試圖製造一艘可摺疊的硬式飛艇；

1894年，他寫了一篇論文《飛機或類似鳥形狀的飛行器》，設想了金屬骨架、帶有蒙皮的固定單翼飛行器（注意是單翼），繪製了相關的概念圖，並且預言其將在15到18年後被製造出來。這東西在九年多後的1903年12月17日，被萊特兄弟真正製造出來並一飛衝天；

1897年，他建造了俄羅斯的第一個風洞，並獨立設計出了使用其進行實驗的全部規程。

但是這不是最大的重點，重點在於他在這期間的1896年，開始對火箭產生了興趣。

自從中國人在7世紀正式發明了火藥，氣體膨脹產生的反作用力能讓各種各樣的東西飛上天這一事實就已經廣為人知。齊奧爾科夫斯基當時正好在研究飛行器，而他當時需要計算飛行器的最理想油耗情況。基於之前的各種相關研究，他於1896年推導出了一條被他稱為「航空學方程」的公式：

$delta V=v_{e}cdot ln (frac{M_{0}}{M_{1}})$

$delta V$ 被齊奧爾科夫斯基稱為「速度變化量」，指的是理想狀態下飛行器改變自身速度的總能力； $v_{e}$ 指的是飛行器向後噴出氣體的速率——這個數值現在被稱為「比衝量」，也可以等效為單位質量推進劑單位時間內產生的衝量； $M_{0}$ 和 $M_{1}$ 則分別是滿載和空載狀態下飛行器的質量。

學界在後來給這條方程起了一個更加響亮的名字：齊奧爾科夫斯基火箭方程。

如果讀者對火箭和航天足夠了解，應該不難看出這等式有多麼偉大。根據萬有引力定律和向心力原理，火箭或者飛船的運動狀況完全取決於其速度，於是 $delta V$ 也就代表了火箭改變自身軌道的能力；比衝量代表的是發動機的排氣速率，是發動機效率的最直觀指標之一；而最後的對數則明確地表明，除了發動機本身，火箭的能力只與其滿載質量與空質量之比有關，數值越大，能力越強。所以KSP玩家新人常有的誤區之一，即推力是火箭的一切，是完全錯誤的，從這裡看就一目了然了。

這是現代航天真正邁出的第一步。齊奧爾科夫斯基，作為後世稱為的「宇宙航行之父」，為後人鋪下了通向太空的天梯（他自己也確實設想過太空電梯）的第一塊鋪路石。並沒有能看到他的火箭，更不用說他後來提出的多級火箭，真正飛向無垠的深空。但是他把自己的夢想，全都畫在了他1929年的著作《宇宙航行》之中：

陀螺儀控制姿態，通過不同方向的發動機控制速度，宇航員利用重物的反作用力來移動。說實話筆者作為一個老KSP玩家和科普愛好者，當年看到老先生的這幅畫大半夜熱淚盈眶，一點不誇張。

「地球是人類的搖籃，但人類不可能永遠生活在搖籃中。」

齊奧爾科夫斯基的偉大藍圖，最終將由工程師們來添磚加瓦。

戈達德的月亮火箭

羅伯特·戈達德作為一個在當時完全典型的美國人，因為一次因緣巧合，無意間走上了和大洋彼岸的齊奧爾科夫斯基殊途同歸的道路。

著名的科幻作家H.G.威爾斯，在1898年發表了一部科幻小說，名叫《世界大戰》。對這就是大家熟悉的那個世界大戰，長腿火星人機甲暴打英國軍隊的那個。後來該書被改編成廣播劇，播出的時候因為不少人聽半截，沒聽到前面的「本故事純屬虛構」，以及音效過於逼真，還一度引起了恐慌。

但是當時的首批讀者裡面，就有一個戈達德，他當時16歲，自此便對太空產生了濃厚的興趣。這情節頗有些讓人想起《宇宙兄弟》里，南波家兩兄弟看到UFO之後立志成為宇航員登上月球的故事，不過那年代沒有NASA沒有JAXA更沒有登月計劃，戈達德只是從此對飛行和宇宙著了迷。

他在之後的幾年裡作為學生，不斷地給各種雜誌社投稿，闡述他對於飛行器的構想——正好也是關於飛機的，結論多半基於其對飛鳥的觀察。根據戈達德本人後來的回憶，自己很可能是「在人類歷史上首次提出方法來『讓飛行中的航空器自動保持穩定』」的人，那篇關於飛行器平衡的論文1907年在《科學美國人》上刊載，當時全世界都痴迷於四年前萊特兄弟的創舉，各種奇特設計、五花八門的飛機，爭先恐後，蹣跚地爬向剛剛印上人類足跡的天空。

1912年，戈達德碩士畢業，進入普林斯頓大學帕爾默物理實驗室，成為了一名研究員，在此期間他利用閑暇時間發明了世界上第一個真空管無線電放大器。但是天有不測風雲，在此之後的1913年，戈達德被診斷出患有肺結核，於是被迫辭職。1914年他痊癒之後回到了母校克拉克大學任教，在這裡他正式開始了火箭的研究。

當然了大家現在都知道，火箭有兩個非常重要的負面特徵：發射動靜很大，而且死貴。

戈達德當時就是面臨了這兩個問題的困擾。在學校裡面試射火箭導致全校拉警報，不得不轉移到荒郊野外去進行；隨著研究進行，研發經費也越來越高了，不得不四處拉贊助。不過好在東奔西走幾年總算有點成就，贊助他的史密森學會同意審閱他的研究成果，並在1919年發表了戈達德的研究集大成之作《到達超高空的方法》，其在論文中還提出將火箭發往月球的方案：「製造重598.2千克的火箭，可以把0.9千克的鎂送到月球。火箭撞月時將鎂點燃，燃燒的明亮閃光可持續幾秒鐘，在地球上用望遠鏡就可以看到它。」

因為史密森學會的影響力，社會公眾也因此逐漸開始了解了有這麼一個蝸居在鄉間農場，整天往天上發射竄天猴的大學教授。但是因為想法太過超前，加上社會並不了解其研究，戈達德的論文幾乎招來了一片一邊倒的嘲諷，認為他的設想完全是無稽之談，火箭根本不可能在真空中工作。

1920年1月12日，紐約時報甚至開了大專欄「多級火箭可以到達月球」，加了個特長的副標題「史密森學會授權宣布克拉克大學物理系羅伯特·戈達德教授探索高空大氣的新發明——多級火箭能把探測儀器送到200英里高度，更大的火箭可以在月球上著陸」，用來諷刺這個「鄉下來的怪人」：

這位先生甚至連高中的基本物理常識都不懂，就開始整天幻想著去月球旅行了。

現在我們都知道了，這個「連高中的基本物理常識都不懂」的人做的一切都是對的。1921年，他覺得之前一直在做的固體燃料火箭實在是效率低下，於是開始轉向液體燃料火箭的研究，並於1923年11月成功測試了自己的第一台液氧汽油發動機。

根據上一節我們知道，火箭的效率很大程度上是由發動機排氣的速度來決定的。當時的固體火箭還是基於黑火藥，其產生氣體的比例相對較低，產生的燃燒室室壓自然也就較低，於是排氣速度上不去；而按照戈達德的理論，液氧和汽油這兩種液體燃燒之後幾乎會完全變成氣體，膨脹倍率大大增加，比沖自然也就更高，比之前的固體火箭更有效率了。

1926年1月，馬薩諸塞州的奧本，隆冬的嚴寒依然在肆虐。戈達德的第一枚液體火箭，經過台架測試之後，矗立在他做實驗的農場上，這位年輕教授非常有雅興地給自己和火箭來了個合影：

他的，也是人類發射的第一枚液體火箭「尼爾」，總共飛行了2.5秒，掉在184英尺外的菜地里。媒體當然是例行嘲諷了他，甚至一直到1929年，他的家鄉馬薩諸塞州伍斯特的當地報紙，還在用大標題「月球火箭錯過目標 $238,799frac{1}{2}$ 英里」來諷刺戈達德的火箭試驗。

戈達德的第一枚液體火箭的部分殘骸

這位偉大的火箭科學家，奠定了至今為止人類液體燃料火箭技術的基礎。30年代他試圖進入美國陸軍工作遭拒，軍方完全沒有重視火箭的潛在用途（直到戰後馮·布勞恩到美國之後還是這樣），一直到二戰後期因為海陸軍之爭，海軍才開始從他和他的研究同伴手裡購買液體火箭專利的授權；倒是納粹德國和蘇聯在這期間，還通過間諜關注著他的研究。

戈達德的研究生前始終未能得以實用，他於日本投降前夕的1945年8月10日，因喉癌在馬里蘭州去世，一天前原子彈剛剛在長崎落下。他的絕大多數發明專利在死後才由其遺孀取得。

多年以後，在1969年7月17日，阿波羅11號乘著土星五號奔向月球的第二天，曾經諷刺過戈達德「不切實際的妄想」的紐約時報，在醒目位置刊出了一篇標題為《更正啟事》的簡短文章。該文章非常簡潔，用三個段落總結了1920年的那篇社論，最後的結論是這樣的：

進一步的調查和實驗確認17世紀艾薩克·牛頓的發現絕對是成立的。火箭可以在真空中跟在大氣層中一樣運作。紐約時報承認錯誤。

人類的航天史短短几十年，算是說得上波瀾壯闊，也湧現了無數偉大的身影。但這些人背後，必然會有這三個人的影子，他們每個人都以自己的方式，為航天史的開端落下了濃墨重彩的一筆。

謝謝你們給我們翅膀，讓我們有希望離開搖籃，邁向星辰。

順便各位，咱都寫了這麼些了，真的不來玩KSP感受一下么（最後的安利）？

這是我很喜歡的一個視頻，從人類第一個火箭到最新的spacex，《太空探索編年史》

鏈接 https://m.bilibili.com/video/av12710893.html

江畔何時初見月，江月何年初見人。你問我太陽有多高，你問我天文歷史有多久，我只能告訴你很久很久。

另外根據我多年觀影經驗，人類的天文史發源於猿猴時代，就是那個把骨頭扔到天空變成宇宙飛船那個猩猩隊長，因為一塊黑色的石板，出現了文明的曙光。那是個哺乳類動物與爬行類恐龍共存的時期，我們的祖先猩猩，聯手老鼠，豹子，犀牛和大型昆蟲一同對抗地球的霸主恐龍，並最終終結了恐龍稱霸的時代，史稱猛獸俠紀元。

謝邀而且

在德國是V1V2導彈炸出來的~

美國？加州理工學院火箭小組玩出來的。

最一開始的經費好像是做轟炸機起飛的助推器，從這裡開始鼓搗火箭發動機，然後就有了女兵下士探空火箭~

順便說一句這個火箭小組正是日後大名鼎鼎的JPL的前身，領導者是馮卡門，成員之一正是本人偶像錢學森。

人類航天的歷史起於對宇宙的無盡想像，中國唐代就有敦煌「飛天」壁畫。

真正的起源，應該是元末明初的萬戶飛天吧，萬戶飛天所用的技術十分接近現代航天技術，只是由於古代中國科學技術發展是經驗主義的，而近代中國科學技術又發展滯後，航天在萬戶之後幾百年都沒有實質性進展。這幾百年的世界科技發展過程中，有關航天飛行的理論不斷豐富完善。

直至近代，二戰時期德國納粹在馮·布勞恩的領導下研究製造彈道導彈，開啟了人類探索宇宙的新篇章！納粹解體後，美蘇兩國從德國各抽走一部分人才，分別進行了真正意義上的航天技術實踐。于是之後蘇聯有了Sputnik-1和航天英雄加加林同志，美國有了土星五號和Neil Armstrong。中國人自力更生，在錢學森先生的帶領下，有了東風一號和東方紅一號。

以上。

人類真正開始籌劃探索太空，還是20世紀的事兒，1925年，德國工程師首先製造出了火箭發動機，但最開始只是用來給賽車加速用的，直到1927年，德國成立了第一家太空探索俱樂部，但這只是私人興趣性質的，主要靠個人籌資，並沒有什麼顯著的成果；

正經的航天成就，應該有這麼2個事件：

奧古斯特·皮卡爾乘氣球首次飛上平流層（1931年）；
V2導彈的發明（1942年），首次將人造物體推進到太空，也是後來運載火箭的鼻祖；

第一個恐怕很多人都會忽略，但在運載火箭出現之前，氣球是人類能達到的最大高度，即便是今天，氣球也是廉價的進入近太空的工具，廣泛用於天氣和探空研究；

從能抬起頭看天上的東西覺得和地上的不一樣就開始了吧

有夢想的時候就開始了，神話的天宮，飛天就是對未來航天的設想。具體的開始可以追溯到中國宋代，有個人叫萬戶，曾搞了個火箭的「載人航天」，後來為了紀念他，月球上有做山叫「萬戶」。

一個中二妹控想去火星。

然後就開始研發可以去宇宙的東西，先是被一個中二的領導看中，在這個領導死後他果斷跳槽去新的更有錢的領導家，他的行為引導了一群人追隨他的夢想，於是乎有了火箭。