院士来了｜钱学森和他的“航行梦”

编者按：
“嫦娥”“北斗”“天问”“天宫”“悟空”……这些原本存在于中国古代传说中的名字，正一步步走在“星辰大海”的征途上，实现了古人的飞天梦想，也实现着老一辈科学家的航天梦想。
星际航行是钱学森早期科技思想中的重要内容，最早萌发于求学交通大学之际的科学幻想。钱学森留美时期又通过科学理论研究了星际航行的可行性，甚至还提出了原子能火箭的概念。当钱学森领导中国研究喷气和火箭技术之际，其星际航行之梦逐渐从科幻变为现实——“东方红一号”人造地球卫星颇像钱学森科幻概念中的星际航行码头，为往返宇宙间的航行建造了一座基地。
著名科幻电影的致敬
科幻电影《火星救援》中有一段男主角的独白，其大意是：加州理工学院的5 个学生在试图制造火箭燃料时差点烧毁了宿舍，但他们并未被学校开除，只是被赶到了学校附近的农场继续试验。电影中这五人小组所成立的“火箭俱乐部”其实就是如今誉满全球的美国喷气推进实验室（JPL）的前身之一。独白中提及的5个学生中就有钱学森。钱学森曾回忆：“加利福尼亚理工学院（作者注：加州理工学院）的火箭研究小组刚成立时，小组成员都是一些年轻人。那时候这些人对于火箭的看法都是很理想的。”[1] 当电影主演马特·达蒙向这五人致敬时，肯定不曾想到青年钱学森就曾仰望过火星，还曾自问：“我们会能有那么一天，和火星通信吗？”
正是这一问开启了钱学森对星际航行的科学幻想。他求学交通大学时，以机械和航空工程知识为基础进行探索，并通过发表文章《火箭》展示了他早年关于星际航行的科幻思想。文章以欧洲无线电台“接到一种不知何方发来的奇异无线电信号”为开篇，引申出对火星是否存在生物的探讨后，又进一步提出如何利用火箭去火星，然后从火箭怎么会上升、用什么火药、到星球去、火箭飞机和研究者的工作5 个方面进行说明。
文章首先在“火箭怎么会上升”部分以踢足球等例子，引出物理学中的牛顿第三定律作为全文的铺垫。之后在“用什么火药”部分通过数学推算和物理证明，提出使用原子氢作为火箭动力进行星际航行，同时又理性地指出限于当前（作者注：指当时）技术条件无法进行批量生产，而从科技、经济、存储条件以及冲量大小等方面综合考虑，“将来交通工具的大火箭必是用液体氧和汽油来推动的”。当然，文章目的并不在于此，而是从解决动力问题入手，提出“到星球去”的科幻设想。
钱学森由此在后面的几部分内容中，以科学技术的最新前沿理论知识为依托，勾画出一幅星际航行蓝图。众所周知，要实现星际航行，首先需要具备脱离地球引力的动力。钱学森借用前人“脱壳的火箭”概念，提出火箭如何获得动力，如文中描述：“就是在第一个最小的火箭中，燃料以外还载有各种操纵仪器和旅客。在这个火箭外面，再套上第二个火箭，这个火箭比第一个大，只带燃料。在这个火箭外面，再套上第三个火箭。这个比第二个又大些，也是只带燃料。”以此类推，根据星际航行的距离不断增加外壳的数量，实现宇宙间星体的远距离自由航行。