
圖、文/上報
在人類將衛星、望遠鏡、人類和武器送入太空之前,羅伯特·戈達德(Robert Goddard)在他姑媽的農場試驗了全世界第1枚液態燃料火箭。
《紐約時報》(The New York Times)報導,100年前的1個寒冷雪晨,物理學教授戈達德(Robert Goddard)抵達他姑媽位於麻薩諸塞州奧本市(Auburn)的農場。這片開闊的農地,在1926年3月16日成為1個原始版的「卡納維爾角」(Cape Canaveral)太空軍基地,見證了全球歷史前所未有的1刻:1枚火箭升空,開啟了未來能將衛星、探測器甚至人類送出大氣層的飛行器先河。
亞利桑那州洛威爾天文台歷史學家、《羅伯特·戈達德的麻薩諸塞州》(Robert Goddard’s Massachusetts)一書的共同作者辛德勒(Kevin Schindler)表示:「萊特兄弟讓我們飛上天空,戈達德則讓我們走向太空。」
「液態燃料」才是太空飛行關鍵
戈達德於1882年10月5日出生於附近的伍斯特(Worcester),從小對科學充滿興趣,並深受科幻作家H·G·威爾斯(H.G. Wells)以及凡爾納(Jules Verne)的作品影響。1899年,17歲的他曾爬上1棵櫻桃樹,幻想著研發能前往火星的飛行器。
從那時起,戈達德全心投入火箭研究,並於1914年、31歲時成為克拉克大學(Clark University)的物理學教授,開始在教學之餘進行火箭實驗。
火箭其實已有幾百年的歷史,可追溯至中國古代的煙火,但當時的火箭仍相當原始,使用的是「固態燃料」,一旦點燃就無法停止。阿拉巴馬州空軍大學高等航空與太空研究學院教授科布(Wendy Whitman Cobb)表示:「固態燃料引擎基本上就像1根炸藥,一旦點燃就無法關閉。」
20世紀初,戈達德與俄羅斯科學家齊奧爾科夫斯基(Konstantin Tsiolkovsky)以及德國科學家奧伯特(Hermann Oberth)都各自獨立意識到,「液態燃料」才是實現太空飛行的關鍵。像液態氫這類推進劑不僅推力更強,也能關閉並控制它的流量,讓飛行更加精準。

戈達德在1920年代任教於克拉克大學,教授物理學。(取自戈達德維基百科)
缺乏高中基本知識的「月球人」
不過問題是:「太空飛行」真的可行嗎?
戈達德的研究遭到廣泛質疑,甚至包括《紐約時報》。該報曾發表1篇題為〈對信任的嚴重考驗〉(A Severe Strain on Credulity)的社論,稱戈達德「似乎缺乏高中每天教授的基本知識」。這篇社論認為火箭在真空中無法運作,因為沒有東西可供推進。
支持者寥寥無幾的戈達德,甚至被嘲笑為「月球人」(Moon Man)。辛德勒說:「這確實讓他感到困擾,他不喜歡被嘲笑。」
雖然如此,戈達德仍持續改進他的火箭設計。由於當時無法取得液態氫,他改用汽油作為燃料,並將火箭命名為「內爾號」(Nell),取自戲劇《救世主內爾》(Salvation Nell)的主角。
這枚火箭的外形簡陋,機身布滿燃料管線,讓液態氧與汽油混合,在位於火箭頂部的噴嘴產生推力。之後,他改將噴嘴移至底部,以提升穩定性,這項設計至今仍被許多火箭廣泛採用。

戈達德製作火箭的部分零件。(取自戈達德維基百科)
在高麗菜田完成組裝的「內爾號」
1926年3月16日,「內爾號」火箭在農場的1處高麗菜田旁組裝完成,由戈達德、他的妻子埃絲特(Esther Goddard)還有兩名助手共同完成。發射架被固定在地面上,用以支撐火箭,整體高度約3公尺。
由於過去的批評,戈達德團隊的規模相當小。辛德勒表示:「他幾乎是在孤立狀態下工作。雖然有團隊,但他讓成員簽署保密文件。」
在戈達德的一生中,他申請了超過200項專利來保護他的技術。克拉克大學物理學教授阿戈斯塔(Chuck Agosta)指出,戈達德甚至每天請律師為他的實驗筆記進行公證。
這意味著只有這少數人在場見證了這場發射。當天中午時分,「內爾號」被安置在發射架上,團隊用漏斗手動將汽油注入燃料槽,而儲存在近攝氏零下183度的液態氧則被倒入氧化劑槽。

1926年3月16日,戈達德裹得嚴嚴實實,手中拿著全世界第1枚「液體燃料」火箭的發射架。(取自戈達德維基百科)
火箭原理百年來沒有太大改變
如今,火箭發射已司空見慣。全球光是2025年就進行了300多次發射。
現代火箭可將SpaceX公司的「星鏈」(Starlink)衛星送入軌道、運送太空望遠鏡觀測宇宙早期、發射探測器前往太陽甚至冥王星之外,也能載人往返國際太空站與中國的天宮太空站。美國和中國也計畫在未來幾年內,再次將人類送上月球。
雖然科技大幅進步,火箭的基本原理卻沒有太大改變,仍然是細長的外形,透過噴嘴向外釋放推力。維吉尼亞州航太公司政策主任威登(Brian Weeden)形容:「就像汽車一樣,我們仍然有4個輪子和方向盤。」
不過,現代火箭的引擎更加複雜,具備先進導引系統,甚至能在太空任務後重新點火並降落返回地面。威登表示:「火箭早已不只是把東西送上太空,我們現在還能讓它們從太空回來。」
雖然在過去1世紀,航太技術突飛猛進,但現代火箭的一切,仍然始於那片農場的首次升空。

2024年7月8日,1枚SpaceX公司的獵鷹9號火箭從卡納維拉爾角太空軍基地發射升空。(美聯社)
首次火箭飛行時間僅約2.5秒
火箭架設完成後,剩下要做的只有點火。
戈達德的助手薩克斯(Henry Sachs)用1支連接長桿的噴燈完成這項任務。他先點燃火箭頂部的引爆器,再點燃底部的酒精燃料槽。隨後,薩克斯躲到附近的1道木製掩體後方,由戈達德轉動閥門,打開燃料管線,讓液態氧與汽油在燃燒室中混合。
當時,沒有正式的倒數程序。
相反地,「內爾號」緩慢啟動,先燃燒掉多餘燃料,接著如戈達德所形容的,「內爾號」以「特快列車般的速度」升空,時間約在下午2點30分。
埃絲特帶著相機,但她的相機每次只能運作7秒鐘便必須更換底片。由於火箭的升空速度比預期更慢,相機錯過了真正的起飛瞬間。拍攝到的畫面只記錄了點火過程和火箭留下的煙霧軌跡。
火箭大約上升至13公尺高度,起初呈垂直飛行,但隨後因為缺乏導引系統而側傾,轉為拋物線軌跡。最終,它墜落在56公尺外的1片高麗菜田中並滑行停止,整段飛行時間僅約2.5秒,甚至比1903年萊特兄弟的首次飛行還要短。
雖然這次發射後來被證明具有劃時代意義,但當時幾乎未受到關注。辛德勒表示:「當時幾乎沒有人感興趣。」他補充說,就連戈達德本人也「相當低調」,只是簡單地在日記中記錄這次發射成功。辛德勒解釋說:「隔天,也許是經過一番思考,戈達德寫下了更多內容,他也意識到這是火箭發展史上的1個轉捩點。」

戈達德液態燃料火箭的原始發射控制台。(取自戈達德維基百科)
戈達德「走得太早」未獲應有讚譽
1926年的首次發射後,戈達德又在姑媽的農場進行了3次發射,最高飛行高度達到約27公尺,並持續改進火箭的燃料系統,甚至嘗試使用降落傘回收。
這些發射活動依然沒有引起太多關注,直到1929年,其中1次測試引發火災、引起鄰居恐慌,他才被迫搬離當地。
不過,當地居民後來逐漸接受並肯定他的工作。當地市鎮助理經理科爾曼(Stephen Coleman)說:「在奧本市,幾乎走到哪裡都能看到火箭的影子」。當地高中的體育隊名為「火箭隊」,而如今建在戈達德姑媽農場上的帕卡喬格高爾夫球場(Pakachoag Golf Course),也在第9洞設有首次發射地點的紀念標誌。
後來,在飛行員林白(Charles Lindbergh)的協助下,戈達德與妻子及團隊遷往新墨西哥州的羅斯威爾(Roswell),繼續進行研究。戈達德的一生總共發射約30多枚火箭,其中1枚達到2438公尺至2743公尺高度,直到1945年8月10日,他因喉癌去世。

戈達德的一生總共發射約30多枚火箭。
空軍大學的柯布博士表示,戈達德在生前並未獲得多數人認為他應有的讚譽,原因可能是他「走得太早」。她說:「當時幾乎沒有人認為這是可行的事,戈達德幾乎像是1位被世人遺忘的遠見者。」然而,戈達德的研究無疑為現代太空旅行奠定了基礎。
戈達德的研究也在地球上找到應用。晚年時,戈達德曾與軍方合作,在第2次世界大戰期間開發飛機用的火箭輔助起飛系統。他也親眼見證德國在1942年使用V-2火箭,這是液體燃料火箭首次被用於戰爭,這種作法至今仍帶來毀滅性的影響。
戈達德從未公開評論火箭作為武器的用途,但辛德勒表示,他對此並不感到意外。他說:「戈達德一直在尋找各種方式推進火箭的發展。他只是想繼續當1名科學家,不斷地測試和實驗。」軍方的興趣,只是實現目標的其中1種途徑。

位於帕卡喬格高爾夫球場的戈達德火箭發射場位置是國家歷史地標(NHL)。(取自戈達德維基百科)
戈達德設計融入許多現代火箭特徵
不過,戈達德真正的夢想,始終是有朝一日讓火箭將人類送往星辰。他的專利原理至今仍影響著NASA的設計。1959年,NASA以他的名字命名位於馬里蘭州的「戈達德太空飛行中心」(Goddard Space Flight Center)。
曾為納粹德國研發V-2火箭、後來為NASA打造土星五號(Saturn V)火箭的馮・布朗(Wernher von Braun)表示,雖然戈達德的設計看似粗糙,但他的火箭「開創了先河,並融入了許多最現代火箭和太空載具所採用的特徵」。
戈達德去世多年後,蘇聯太空人加加林(Yuri Gagarin)才於1961年進入太空。再過更久,阿姆斯壯(Neil Armstrong)和艾德林(Buzz Aldrin)才於1969年踏上月球。艾德林的父親曾在克拉克大學師從戈達德,而這位NASA太空人在登月任務中還隨身攜帶了1本戈達德的自傳。
登月任務也促使《紐約時報》編輯對過去的輕視態度做出回應。該報於1969年7月17日寫說:「進一步的研究和實驗已證實17世紀牛頓(Isaac Newton)的發現,如今可以確定火箭不僅能在大氣中運作,也能在真空中運作。《紐約時報》對先前的錯誤表示遺憾。」這天也是阿波羅11號發射的隔日。

戈達德最初的發射塔,火箭發動機下方帶有導流板。(取自戈達德維基百科)

戈達德的L-C火箭俯視圖。(取自戈達德維基百科)



















