航天史：13.探索者.mp3 来自科学史评话 00:00 21:36 上文书说到了布劳恩他们是如何研发新一代的红石火箭的。红石火箭是第一代惯性制导的远程导弹。因为部门之间的利益争夺，所以红石火箭被限定在了350km的射程之内。尽管如此，布劳恩还是认为，弹道导弹的未来在于惯性制导。
过去V-2火箭是依靠无线电修正的，也就是说测量好几个无线电基站的信号来确定自己的位置。苏联在发射远程火箭的时候，也在沿途修建了不少的无线电基站。好在苏联的国土够庞大，做测试是足够用的。但是万一战争打响，你总不可能在敌人的地盘儿上修无线电基站。飞到敌国上空该怎么办呢？那就只能听天由命了。所以，美苏双方都意识到惯性导航的必然的选择。所以，布劳恩对陀螺仪特别重视。红石火箭的陀螺仪精确度比以前高的多。
但是当时科罗廖夫设计的R-7火箭其实是个夹带私货的设计。液体火箭操作起来非常的麻烦，根本没办法快速反应。因此R-7远程导弹的战备值班基本上也就是做做样子。只有区区4枚导弹，本来赫鲁晓夫打算修很多导弹发射阵地，最后也就不了了之，只修了两个基地。但是，R-7火箭在航天发射上在具有优势的，连续把卫星送进了太空。把美国人弄得灰头土脸的。当时西方国家的媒体是相当毒舌的，特别是先锋号火箭炸了以后。
《伦敦先驱者日报》：噢，一颗猛烈倒下的卫星I
《伦敦每日快讯》：美国人叫它故障星。
《路易斯维尔信使报》：一次发射也许全世界都能听到，但是有时候哑弹会更响亮。＂
《纽约先驱者论坛报》：华盛顿的人们应该绝对保持安静，直到他们有一个柚子或至少有一样什么东西在太空中沿轨道飞行。
艾森豪威尔的支持率从79%跌落到了57%，华尔街也闹了小规模股灾，可见当时的美国人心态如何。特别是苏联第二颗卫星带着小狗莱卡升空以后。美国舆论开始检讨自己国家和社会在科学方面的种种不足。美国人发现，苏联人只要愿意在某一个项目上花时间花精力，花钱，就能做的很好。这就是苏联这个体制的特点，集中力量办大事儿。
还有人开始关注苏联的教育，苏联的教育其实是照抄德国人的模式，德国人培养了大量优秀的科学家和工程师。苏联人也很重视理工科，物理化学都是必修课。但是很多美国的中学根本就没有物理课或者化学课。苏联每年培养7万新工程师，美国只有3万。民主党开始寻求实施一项新的教育计划，对学校的理工科教育进行资助。还包括对外语人才的培养。因为美国人也要了解全世界各种各样不同的文化，不能再关起门来自嗨了。美国人这一点还是很值得敬佩的。不过，美国的国力还是远远超过苏联的，整体科技水平也比较高。苏联发射第一颗人造卫星引起的冲击叫做“斯普特尼克效应”，大概的意思就是说，以为自己不行，结果埋头苦干，结果远远反超对手。某种程度上说，这是好事儿啊。不管社会上进行什么样的反思和讨论。布劳恩都没工夫管那些事儿。他的主要任务就是发射一颗卫星进入轨道。排在前面的先锋号炸了，先锋号的研究人员都遭人鄙视。承包商马丁公司的项目经理找油漆工来给自己家粉刷房子。结果被人家油漆工拒绝了3次。人家说了 ，不想为和先锋火箭有关的人工作，丢不起这个人。同样是搞火箭的，布劳恩走在亨茨维尔的大街上，承受的压力也很大。
朱诺号火箭在组装
丘比特火箭就是在红石火箭的基础之上搞出来的。现在布劳恩的速度要快，先把卫星打上去再说。于是布劳恩就在丘比特火箭的顶上加了一个圆筒。这个圆筒不大，但是里边装着火箭的第二级，第三级和第4级，这颗火箭是4级结构，起了个名字叫做朱诺号。
朱诺号的第2级~第4级
朱诺号的第一级燃料本来是液氧酒精，但是这一次液氧没变，但是燃料换成了偏二甲肼和二甲苯三胺的混合物，长18米。第2级和第3级第4级就短的可怜了，只有1.3米。上面的几级都是用的固体火箭。第3级是3枚固体火箭捆绑在一起，外边摆上一圈11枚固体火箭，这就是所谓的第2级。第3级的顶上顶着第4级，细细的一根棍子。这根棍子后半截是火箭发动机，前半截是电子仪器。
探索者1号卫星
不算卫星的壳子和火箭发动机，真正的有效载荷只有8公斤，装了一个盖格计数器，用来探测空间的高能带电粒子。还有5个温度探头和几个撞击探测器，主要检测太空里有没有微小的颗粒撞上来。内部的仪器都是由艾奥瓦大学的詹姆斯·范·艾伦领导设计的。本来这些仪器都应该搭载在先锋号上，可惜先锋号炸了，只能指望布劳恩的团队了。所以，朱诺号火箭外形看上去很怪异，一颗普通火箭的尖端顶着一个圆柱体，圆柱体的上面有一根细针一样的尖儿。其实这个细针一样的尖儿才是真正的卫星，名字叫探索者1号，全重只有14公斤重，腰上带着4根弹性钢丝作为天线。可以看得出，布劳恩是因陋就简，先凑合着把东西发上去再说，好看难看不重要。因为加长了火箭的箭体，换了燃料，所以随之而来的就是一连串的改动。布劳恩的团队忙得不可开交，就这样，紧赶慢赶还是落在了苏联人的后面。苏联人已经把小狗莱卡打上去了，毕竟R-7火箭要比美国火箭成熟的多。R-7系列火箭可是世界上发射成功率最高的火箭，来往地面和国际空间站的联盟飞船所用的火箭，其实就是R-7的增强版，基本属于爷爷辈儿的了，到现在还在用。布劳恩不是跟人家国防部长麦克尔罗伊拍胸脯打包票，3个月搞定吗？人家还真的来问了，搞定了没有？布劳恩还是很有自信的，他表示这颗火箭十全十美，可以拉倒佛罗里达去发射了。
朱诺号火箭发射
1958年的1月31日晚上10:48，火箭从佛罗里达州的卡纳维拉尔角发射升空，火箭喷出浅红的火焰，托着火箭徐徐上升，越飞越快，很快就消失在了人们的视野里。到第157秒，第1级烧完了，扔掉，火箭又在惯性作用下飞行了90秒，在此期间做了飞行姿态调整。到第247秒，已经上升到距地360公里的高空，第二级火箭点燃发动机，小号的固体火箭嘛，只烧了6.5秒，第三级和第四级火箭的型号都一样，加起来也没几秒钟。7分半钟后，火箭达到第一宇宙速度，卫星与箭体脱离，进入近地点358公里，远地点2550公里的长椭圆轨道。当时布劳恩正在五角大楼坐着呢。旁边围着陆军部长和几位将军。总统艾森豪威尔在打桥牌，估计也是心不在焉。他们一起熬过了这最漫长的8分钟。等到发射顺利的消息传到五角大楼，布劳恩算是长出了一口气，额头都见了汗了，紧张啊。
从卡纳维拉尔角发射的火箭都是朝向东方飞行，这样可以最大限度的借用地球的自转速度，能省一点是一点嘛。但是向东发射的话，很快就脱离美国的观测范围了。只有傻等着卫星绕一圈，从加州上空再次进入美国本土，否则谁也不知道卫星究竟是不是正常工作。布劳恩计算了一下，发射106分钟以后，卫星将要路过加州上空，通知圣迭戈的测控站做好准备。还没到点呢，皮克林博士就开始一遍一遍的问圣迭戈测控站，收到信号没有？圣迭戈测控站啥都没听见。到了第106分钟整，圣迭戈测控站还是没收到信号。布劳恩刚放下的心又一次提到了嗓子眼，陆军部长布鲁克转过头来问布劳恩，咋回事儿啊？布劳恩没有回答，死盯着皮克林手里那只电话。就在这时候，皮克林大叫起来，沃纳，他们听见啦！……那一群将军首先走过来跟布劳恩握手，陆军部长也过来和布劳恩握手。总统艾森豪威尔走向准备好的话筒，向全世界宣布。美国成功发射了第一颗自己的人造地球卫星。这是美国参加国际地球物理年活动的一个组成部分。总统的语调里充满了欢乐和自豪。
布劳恩给美国赢得了荣誉、给自由世界带来了信心。时代周刊的封面就是布劳恩的大照片，背景是朱诺号火箭。总统给布劳恩颁发了“美国公民服务奖”，电视台的镜头对着布劳恩给了个大特写。这一下，布劳恩不再是亨茨维尔的默默无闻的德国侨民，前纳粹战犯，而是美国乃至世界的航天英雄。他把卫星送入了太空，也把自己写进了历史。在美国国家科学院的大厅里进行的新闻发布会上。布劳恩和皮克林、范·艾伦是哪个人把探索者1号的备份星高高的举过头顶，开心的像个孩子一样。这东西也就两米多长，碗口粗细。三个人举起20来斤的东西，一点都不吃力。这回他们可算是露大脸了。
可惜啊，当时世界上没人知道科罗廖夫是谁，他是干什么的。他活着的时候，一直压着布劳恩打，总是比布劳恩高半头。苏联的保密工作做的实在是太好了，布劳恩都不知道自己在跟谁竞赛。但是苏联的保密工作也导致了与一项重要的发现失之交臂，这话就说来话长了。苏联科学界也想参与地球物理年的活动，苏联科学家韦尔诺夫也早早地就准备好了盖格计数器等等一些设备，打算装到第一颗卫星上。但是第一颗卫星基本上什么仪器都没装。所以科罗廖夫也就没找他，韦尔诺夫还从广播里知道了第一颗卫星发射的消息。
斯普特尼克2号的构造
韦尔诺夫马上找到科罗廖夫，要求给斯普特尼克2号装盖格计数器，科罗廖夫答应了。在解读斯普特尼克2号的发回的数据的时候。韦尔诺夫发现，盖格计数器的数据出现大幅度的波动。他们以为是太阳耀斑爆发，所以就没注意这个特殊现象。苏联领土偏北，在海外有没有什么军事基地，因此卫星转一圈，路过苏联领土的时间不长，很长的一段时间都是没办法接受卫星发送的数据的。卫星飞到澳大利亚上空，数据被澳大利亚的科学家接收到了。找苏联人要解密的方法，苏联人不给啊。你不给嘛，澳大利亚人也就不把数据给苏联。假如苏联人能拿到完整的数据，很可能会发现这是个不同寻常的现象，结果苏联就跟一个发现失之交臂。不过，美国的范·艾伦从探索者1号发回的数据上看，倒是意识到这是个全新的现象。但是当时的人都没意识到，20~30年代就有人从理论上计算过这种现象了。挪威有个数学家家叫卡尔·斯特默，他曾经和庞加莱、约旦等等数学高手一起在巴黎索邦大学读书。后来他还去了哥廷根大学做访问学者。后来回到了老家挪威，最后成了挪威数学协会的第一任会长。
卡尔·斯特默和助手
本来他是专门研究数学的，但是很快，他又对天体物理产生了兴趣。挪威是个靠近北极圈的国家，在北极圈内有著名的极光之都特罗姆瑟。在那儿可以看到迷人而又绚烂的极光。斯特默就迷上了极光。他要用物理学的方法来解释极光的成因。他认为这是来自太空的高能粒子撞击高层稀薄大气而产生的辉光现象。带电粒子进入地球磁场必定会受到地球磁场的影响。如何偏转，如何分布都是可以计算的。带电粒子的轨迹微小的起伏都会被地球的磁场放大，导致了变幻莫测的极光形状。他还从挪威的20多个天文台拍摄了极光的照片。计算出极光的高度大概是在100公里左右的高空。他对极光的研究促进了对高能带电粒子和地球磁场之间相互关系的研究。他从数学上计算出，地球周围应该有一个高能带电粒子密集的地带。当时这个设想是无法验证的，也没人往这个方向去想。卫星上带着盖格计数器是为了研究宇宙射线，也不是为了寻找这个辐射带。但是巧不巧就碰上了这个辐射带。探索者1号刚刚进入太空的时候，发回的数据是可以理解的。但是后来就不对了，远高于预计的数值。但是每次达到800公里的高度，盖格计数器的读数就变成了0。
范·艾伦团队
地面科学团队的研究人员顿时感到迷惑不解。范·艾伦的研究生卡尔有个想法，盖格计数器每探测到一个粒子，那么就会发出噼啪的脉冲，地面完全是在统计这些脉冲的个数。但是来的粒子太多了，脉冲已经彻底聚集成了一坨，已经无法分辨，于是计数器也就跌倒了0。光有设想是不够的，还需要做实验来验证。卡尔和同事雷把盖格计数器放在了强X光辐射之下，结果盖格计数器完全饱和，输出为0，这下实锤了。于是他俩写了个条子贴在了老师范·艾伦的门上。上面写着“太空是放射性”的。当然，没人相信太空是带有放射性的，因为太空嘛，就应该空无一物。连物质都没有，哪来的放射性呢？美国人后来从探索者3号的数据里又发现了这种现象。只能有一种设想，那就是这个地方具有很多高能粒子，要比宇宙射线的高能粒子多1000倍。1958年5月，范·艾伦在美国地球物理联盟的一次会议上宣布了这个发现。那么，这么高的辐射量究竟是怎么一回事儿呢。那就要从斯普特尼克3号的发射说起了，我们下回再说。
