008 歷史 | 《人類飛翔史》: 從氣球、飛艇到飛機，人類是怎樣飛上天空的？

這本書叫《人類飛翔史》 自古以來 在天空中自由飛翔就是人類的夢想 並大量出現在神話傳說中 在古代中國 《山海經》中有關於北方基公國的描述 這個國家的人 只有一隻胳膊 卻有三隻眼睛 他們出門遠行 乘坐風車 可以日行萬里 在古代歐洲 希臘神話中 也有關於飛翔的描述 建築師戴達洛斯和兒子伊卡洛斯 爲了從島上逃出 聰明的戴達洛斯 用蜜蠟把羽毛粘合在一起 爲自己和兒子做了兩對翅膀 在飛越愛琴海時 兒子伊卡洛斯因爲飛得太高 蜜蠟被曬化 跌入大海中死去 而戴達洛斯則成功地飛越了愛琴海 經過幾千年的努力 尤其是近幾百年以來 無數次的嘗試 我們在天空中飛翔 終於從夢想變爲了現實 今天要給大家解讀的這本《人類飛翔史》 就將爲你詳細講述近代以來 人類是怎樣一步步實現飛翔之夢 越飛越高 越飛越穩的 本書作者夏爾多爾菲斯 是20世紀上半葉 法國著名的熱氣球和飛艇駕駛員 他曾創建了法國航空博物館 並擔任館長 還曾擔任法國國立航空高等學校 航空史的教授 夏爾多爾菲斯把畢生的精力 都用於航空史的研究上 這本《人類飛翔史》 就是他的代表作之一 本書寫於上世紀30年代 內容超過了50萬字 詳細地記錄了從無動力飛行時代 到有動力飛行時代 人們提出的數不清的飛行器設計方案 進行的無數次的升空嘗試 書中還收錄了作者夏爾花費30年時間 收藏的相關版畫 照片 設計圖及文獻 從笨拙地插上翅膀模仿鳥類 到駕駛飛機自由翱翔 人類對天空的征服究竟經歷了什麼 下面我就將通過三個突破性的飛行工具 講述這一過程 這三個飛行工具分別是 氣球 飛艇和飛機 好 下面我們就來講講 第一個突破性的飛行工具 氣球 藉助它 人類實現了飛向天空的夢想 說到飛翔 古人最早想到的是 像戴達羅斯那樣製造一對翅膀 像鳥兒那樣扇動翅膀飛上天空 也有很多人嘗試用翅膀飛上天空 有記載 在中國的西漢時期 有勇士把大鳥的翅膀綁在身上 從高臺上跳下 滑翔了幾百米安全落地 但這種嘗試往往危險性極大 比如在公元11世紀 阿拉伯人阿爾達瓦里 使用自己製作的木製翅膀從塔頂跳下 結果當場斃命 同一時期 英國僧人埃爾默 也曾想利用翅膀從塔尖跳下 雖然保住了一命 卻摔得雙腿骨折 在文藝復興時期 著名畫家達芬奇曾深入研究翅膀飛行 並畫出許多撲翼機的設計草圖 撲騰的撲 機翼的翼 所謂的撲翼機 就是像鳥兒那樣能上下撲動飛翔的機器 依靠人力煽動翅膀飛上天空 但達芬奇已經意識到 人類很難不借助外力 靠翅膀撲動來實現飛行 他留下了一段筆跡 奉勸後人放棄這種思想 爲什麼煽動翅膀難以讓人類飛上天空呢 這是由人的身體構造決定的 鳥類一般都有顆大心臟 這個大是相對於自身體重而言的 比如說蜂鳥 心臟的重量佔到了體重的22% 這樣的心臟每分鐘超過500次的快速搏動 才能給飛行提供足夠的氧氣和能量 而人類的心臟只佔體重的0.5% 心跳每分鐘最高也超不過200次 很難爲飛行提供足夠的能量 即便人類的心臟足夠強大 人類的肌肉也沒有足夠的力量來煽動翅膀 鳥的胸肌都很發達 比如鴿子的胸肌重量佔了體重的四分之一 有人計算過 如果人長有足夠大的翅膀 至少需要有一米厚的胸肌 才能扇得動翅膀飛上天 雖然用翅膀的嘗試失敗了 但人類並沒有放棄飛行 在1783年 依靠熱氣球人們實現了飛上天空的夢想 熱氣球的發明者是一個法國人 叫約瑟夫·孟和飛 據說他是在壁爐前構想出熱氣球的 他看到爐火上的煙霧飄升起來 從煙囪中冒出去 靈機一動 用綢布製作了一個小的氣球 灌入熱氣 讓它飛到了房頂上 約瑟夫馬上把這個消息告訴了他的弟弟埃蒂安 兩兄弟用帆布製成了一個直徑11米的熱氣球 這是一個下方有開口的氣球 利用火盆加熱氣球裏的空氣 球裏熱空氣的密度小於氣球外的空氣 利用浮力原理就能升空了 就這樣 1783年6月4日 他們的熱氣球在法國小鎮阿諾奈 飛上了幾百米的高度 震驚了在場的所有人 熱氣球飛上天的消息很快傳到了巴黎 熱氣球不僅吸引了法國科學院的許多科學家 也讓國王和王后很感興趣 1783年9月 孟革飛兄弟應邀來到凡爾賽宮 爲法國國王路易十六及王后表演了熱氣球飛行 當時熱氣球下面還懸掛着一個吊籃 裏面放了一隻綿羊 一隻公雞和一隻鴨子 熱氣球在升到了500多米的高度後 降落在三公里外的一片草地上 第一個趕到墜落現場的是法國物理學家 皮拉特德·羅奇耶 羅奇耶看到吊籃裏的動物們降落後還活得好好的 於是他自告奮勇 在次月乘坐孟革飛兄弟熱氣球飛上了天 他也成了第一個乘坐熱氣球上天的人 第一次他飛到了20米的空中 只待了4分25秒 隨後他的膽子越來越大 並通過調節火盆火焰大小 掌握了氣球升降的技巧 在第三次飛行時 他和同伴達朗德侯爵上升到了100米的高度 在巴黎上空飄了25分鐘 平安降落在了10公里以外的地方 不久後法國的另一位物理學家夏爾 受到孟革飛兄弟熱氣球的啓發 發明了氫氣球 和下面有開口的熱氣球不同 氫氣球是一個完全密封的球體 不需要點火 靠衝入比重比空氣小的氫氣升入空中 氫氣的密度比熱空氣小 更容易升空 相比需要攜帶燃料 不斷加熱的熱氣球 氫氣球更穩定 1783年12月 夏爾乘坐自己製作的氫氣球 多次飛上了天 其中一次 他減輕了吊籃的重量 氫氣球快速地上升 一直飛到了2700米的高空 他感到非常寒冷 還呼吸困難 於是趕緊給氫氣球放氣 才平安回到了地面 這件事也讓人們認識到 氣球載人飛行是有高度極限的 次年 氣球在法國各地升上了天空 乘坐氣球成爲一種時尚 許多法國人都躍躍欲試 想嚐嚐從空中俯視大地的滋味 就連氣球的圖案 也成了法國貴族最時髦的裝飾 它被印製在餐具 花瓶 布料 以及圖書封面上 金錶和掛鐘 也被做成了氣球的形狀 許多詩人和劇作家 以氣球爲主題進行創作 法國的集市上 也經常安排氣球飛行表演 用來吸引客流 到了1785年1月 法國人布朗夏爾和美國人傑弗里斯 乘坐熱氣球跨越英吉利海峽 實現了跨海長距離定向飛行 這次旅行得靠西北風的助力 兩個飛行員在英國東南部港口城市 多佛苦等半天才等到了大風 他們的裝備非常簡單 只有三袋子壓艙物 包括一些宣傳冊 兩隻毛 兩件救生衣 以及一些食物和厚衣服 起初一切還算順利 但後來可能是熱氣球漏氣 它的高度卻不斷下降 幾乎要墜入大海 飛行員扔掉了吊籃上幾乎所有的東西 包括身上的衣服 才讓氣球繼續留在空中 最終在兩個半小時後 他們順利降落在法國的加萊 這次成功的飛行 讓熱氣球在整個歐洲都風靡了起來 許多女性也加入到了飛行的隊伍 比如布朗夏爾的妻子布朗夏爾夫人 在1804年嫁給布朗夏爾後不久 她就投身於駕駛氣球的飛行活動 即使在丈夫去世後 她也沒有放棄飛行生涯 布朗夏爾夫人在法國 荷蘭 比利時 德國和意大利等地 都進行飛行表演 爲了讓飛行顯得更加壯麗 她常在飛行表演時燃放煙花 1819年7月6日 布朗夏爾夫人乘坐的熱氣球 被煙花點着 不幸墜亡 成爲了最早爲飛行獻身的勇士之一 氣球的發明 不僅滿足了人類飛上天空的願望 還在戰爭中發揮了實用作用 1793年 也就是氣球首次升空十年後 法國就爲軍隊配備了新氣球 併成立了第一個氣球飛行連 專門培養氣球飛行員 正是利用氣球飛行員的偵察情報 法國軍隊在1794年 與奧地利的戰爭中大獲全勝 在半個多世紀後的普法戰爭中 新氣球再一次幫助了法國 1870年法國戰敗 普魯士軍隊把巴黎層層包圍 巴黎人正是利用氣球把信件送出巴黎 才實現了與外界的通信 打破了信息的封鎖 以上我們講完了第一個飛行工具 氣球 1783年 熱氣球和輕氣球先後在法國被髮明 終於把人們送上了天 氣球時代從此開啓 不過人們也很快意識到了 熱氣球和輕氣球的缺點 它們雖然升空容易 但是方向不可控 如果想從一個地方飛到 另一個特定的地方 就只能靠風了 比如前面講到的 跨越英吉利海峽的氣球飛行 就必須等待強勁西北風的出現 那麼人們能否自由地掌握飛行的航向呢 沿着這個思路 發明家們對輕氣球進行了改進 於是飛艇誕生了 下面我們就來講講 第二個突破性的飛行工具 飛艇 其實早在氣球被髮明後不久 就有人提出了飛艇的設想 一位叫莫尼耶的法國軍官 設計了一架飛艇 他把輕氣球的球形氣囊 改爲了橢圓形的氣囊 這樣可以減少水平移動時的阻力 他設計了平衡裝置 可以讓飛行更加平穩 他還增加了人力驅動的推進器 就是用自行車來推動一個轉動的螺旋槳 人就可以像騎自行車那樣來駕駛飛艇 遺憾的是由於缺少經費 他並沒有能造出飛艇的實物來 此後 有許多人沿着莫尼耶的思路設計出了飛艇 但是都難以飛上天 主要原因是 他們都使用人力來提供動力 相對於天空中強烈的氣流 人力實在是太微弱了 提供不了足夠的動力 讓飛艇水平前進 不過 席捲歐洲的工業革命解決了這一難題 到了19世紀中葉 機器動力驅動的飛艇 終於飛上了天空 第一個完成這一壯舉的 仍然是一個法國人 他叫亨利·吉法爾 在1852年 他造出一個長44米 最大直徑爲12米的梭形飛艇 飛了22公里遠 這艘飛艇的梭形氣囊裏充滿了氫氣 吊籃裏配備了一臺150公斤重的蒸汽機 起飛時 再攜帶60公斤的煤炭和水 就能驅動一隻三葉螺旋槳了 螺旋槳的槳片非常巨大 每個直徑有3.4米 在如此巨大的槳片推動下 飛艇就在空中快速前進了 不過 這種飛艇也有一個嚴重的問題 那就是要把很重的機器攜帶到空中 氣囊就要做得很大 比如吉法爾製造的飛艇 氣囊就達到了2500立方米 大約相當於一個小型宮廷大廳的大小 這樣的飛艇很難飛高 因爲隨着高度升高 大氣壓不斷下降 飛艇的氣囊就會不斷膨脹 有破裂的危險 爲此飛艇就得留個氣孔 不斷進行放氣 這樣就很難進行長距離連續飛行了 解決這一難題的是 德國的格拉夫齊柏林伯爵 19世紀末 第二次工業革命在歐美各國展開 隨着鋁合金被大量製造出來 齊柏林伯爵提出了硬式飛艇的概念 在齊柏林的構想中 硬式飛艇是用鋁合金等堅硬 不易變形的材料來製作氣囊 這樣就不會因爲膨脹被迫放氣 可以飛到1000米以上的高空 甚至更高 1898年 齊柏林建立了飛艇飛行推動協會 籌集資金來建造硬式飛艇 很快在1900年 齊柏林一號的飛艇就被建造了出來 齊柏林一號飛艇頭部爲錐形 挺身爲圓柱形 全長128米 它的氣囊是鋁合金製作的 並且被分成了17個艙室 每個艙室裏都儲存有氫氣 即便是有一個艙室的氫氣泄漏 也不會影響整個飛艇的飛行 齊柏林還爲這艘硬式飛艇 安裝了兩臺汽油發動機 此時德國工程師戴姆勒 剛剛發明汽油發動機不久 它不僅促進了德國汽車工業的迅速崛起 也讓德國的飛艇製造走在了世界的前面 齊柏林又先後造出了 齊柏林二號至九號飛艇 併成立了德拉格公司 這是世界上第一家民用航空公司 1910年 這家公司開通了世界上第一條定期空中航線 從德國法蘭克福到杜塞爾的航線 這條航線大約有400公里 齊柏林七號飛艇執行了首飛任務 它一次可以搭載20多名旅客 飛行速度大約是每小時70公里 只需半天的功夫就能完成全程的飛行 成爲當時非常熱門的觀光線路 在齊柏林去世之後 他的合夥人艾肯納並沒有放棄繼續製造飛艇 1927年 他製造出了一艘更大的硬式飛艇 長達237米 爲紀念齊柏林 這艘飛艇被命名爲格拉夫·齊柏林號 這艘巨無霸配備有5臺發動機 最大速度可以達到每小時193公里 在1929年 格拉夫·齊柏林號從美國出發 途經德國 蘇聯 中國 日本等許多國家 在22天內完成了環球航行的壯舉 這次成功的航行也在全球掀起了飛艇熱 美國 英國 法國 意大利 蘇聯等國家也開始大量建造飛艇 這一時期也被稱爲是飛艇的黃金時代 然而這個黃金時代僅僅是曇花一現 接踵而來的事故很快又讓飛艇銷聲匿跡 自從飛艇飛上天以後 由氫氣燃燒或爆炸引起的事故就接連不斷 在這其中 1937年星燈堡號飛艇爆炸事故 給飛艇業造成了最爲致命的一擊 星燈堡號飛艇由德國製造 1936年3月首飛 代表了當時飛艇製造業的最高水平 這艘飛艇製造完成後 主要進行的是跨大西洋客運業務 往返於歐洲與美國 以及歐洲與南美洲之間 它的客艙設計得非常豪華 不亞於一些豪華郵輪的高級客艙 因此受到了青睞 經常提前幾個月座位就被預定一空 然而在1937年5月6日 星燈堡號完成跨洋飛行 在美國萊克湖基站降落時 卻撞在基站的鐵塔樁上爆炸起火 飛艇上34人被活活燒死 還有不少人被嚴重燒傷 事後調查發現 氫氣依然是造成事故的元兇 要解決這一安全隱患 用不可燃的氦氣代替可燃的氫氣 是唯一的辦法 在當時 美國是唯一能夠大量生產氦氣的國家 時值第二次世界大戰的陰雲籠罩 美國禁止向德國出口氦氣等物資 這也就讓當時飛艇製造業最爲發達的德國 不得不停下製造飛艇的腳步 其他各國的飛艇製造 也因事故的陰影停滯了下來 飛艇在天空中逐漸銷聲匿跡了 以上我們講完了第二個飛行工具 飛艇 19世紀中葉 人類進入了飛艇時代 到了20世紀2、30年代曾經盛極一時 但事故卻讓飛艇逐漸退出了天空的舞臺 不過 飛機制造技術卻在這個時候不斷進步 提起飛機 最爲人熟知的是美國的萊特兄弟 飛機的發明者 他們在1903年第一次駕駛飛機 完成了人類的首飛 不過在此之前 有無數的先驅者爲飛機成功飛上天空 做出了各種各樣的努力和嘗試 下面我們就來講講本書的第三個 突破性的飛行工具 飛機 前面講到的氣球和飛艇 有一個共同的特點 那就是它們之所以能飛上天 是因爲它們衝入了比空氣輕的氣體 整體的比重都比空氣輕 飛機則不同 它要比空氣重 前面我們講到 人類靠撲衫翅膀是難以飛上天的 但中國人發明的風箏 給了歐洲人一啓示 如果不像鳥兒那樣扇動翅膀 把翅膀固定不動 也能讓人飛上天 製造出足夠大的風箏 也有可能載着人飛上天空 在達芬奇之後 19世紀初 英國人喬治凱利 爲飛機的發明做出了突出的貢獻 喬治凱利首先提出 人類是可以靠翅膀飛上天的 但是這個翅膀要設定一定的角度並固定 靠氣流中的升力克服阻力來飛上天 這也是現代飛機的基本原理 因此喬治凱利又被稱爲航空之父 喬治凱利不僅是一個理論家 他還親手嘗試來製造飛機 他製造的飛機稱爲滑翔機 是因爲它只能在空中滑翔 並沒有水平飛行動力裝置 喬治凱利所處的是蒸汽機時代 如果把笨重的蒸汽機安裝在飛機上 顯然是不太可能 早在1809年 他就成功製造過一架滑翔機 這架滑翔機帶着他短暫地飛離了地面 飛了幾米高 1847年 74歲的喬治凱利 仍然沒有停下滑翔機的製作 他又造出一架更大的滑翔機 他的馬車伕進行飛行嘗試 據說滑翔機靠着繩索的拖拽 飛了幾百米遠 除了英國的喬治凱利 另一位對飛機發明作出巨大貢獻的 是德國人奧托裏·林塔爾 他從研究鳥翅膀的形狀和結構出發 得出了許多重要數據 寫了作爲航空基礎的鳥類飛行一書 成爲航空史上的經典著作 他還做出了各種各樣的滑翔機 並親自試飛 1896年 裏林塔爾在試飛滑翔機時 遭遇了強風 墜地重傷 並在第二天離世 他的臨終遺言是 想要做出飛行 就要做出犧牲 歷史證明 裏林塔爾並沒有白白地犧牲 在他犧牲後的第七年 美國的萊特兄弟 駕駛真正意義上的飛機 飛上了天空 我們之所以把萊特兄弟的飛機 稱爲真正意義上的飛機 是因爲它不僅能像滑翔機一樣 隨上升氣流升上天空 還配備有動力裝置 這樣飛機就能持續向前飛了 萊特兄弟中的哥哥叫威爾伯萊特 弟弟叫奧威爾萊特 他們都沒上過大學 在發明飛機之前 老本行是維修自行車 在19世紀末 隨着汽油發動機等內燃機的發明 把它與滑翔機相結合 製造飛機的熱潮在歐美各國展開 萊特兄弟也加入了嘗試的隊伍 1900年 萊特兄弟成功地製造出了第一架滑翔機 到了1902年 他們改進的滑翔機已經非常先進了 經過對機翼形狀的數千次改進 這架滑翔機的機翼 已經能適應各種氣流 具備了良好的性能 隨後他們又嘗試爲滑翔機 加裝動力裝置 讓它變成真正的飛機 當時市面上的活塞發動機的個頭都很大 主要是放在汽車上用的 通常超過100公斤 這對於他們的飛機來說太重了 於是他們就自己來做 在1903年 經過6個星期的努力 他們終於製造出了一個 70多公斤重的發動機 並在此基礎上 造出了第一架飛機 命名爲飛行者一號 1903年12月17日 飛行者一號第一次成功的飛行 是在北卡羅來納州的一處沙灘上進行的 雖然他們曾張貼出試飛海報 但來觀看的觀衆只有5人 由於飛行者一號只能乘坐一人 兄弟倆致硬幣決定弟弟奧威爾先飛 隨着轟隆隆的引擎響起 飛行者一號滑行並騰空飛了起來 萊特兄弟製造的飛機飛行者一號 和現在我們常見的飛機有很大的不同 首先 現代飛機採用的是各種合金材料 而萊特兄弟飛機的主要材質是雲杉木 和現代飛機的單機翼不同 萊特兄弟的飛機採用的是木製的雙層機翼 第二 這架飛機的翼展有12米寬 除了大大的翅膀外 其他部分都非常簡陋 飛機的駕駛員甚至需要趴在下層的機翼上 完成駕駛操作 第三 它的飛行時長非常有限 飛行者一號只在空中停留了12秒鐘 總共也就飛行了30多米遠 飛機的下面並沒有輪子 爲了使飛機降落時不受損傷 萊特兄弟在飛機下安裝了一副雪橋 這樣就可以在沙灘上滑行並順利地停下來 儘管飛行時間如此短暫 這一刻卻永久地寫入了人類的歷史 因爲這次飛行滿足了三個條件 第一 第二 這是在可操縱情況下持續穩定的飛行 最後關鍵的一點是 這是一個重於空氣的飛行器 此後製造的飛機都是在萊特兄弟飛機基礎上的不斷改進 1909年 法國人路易·布萊里奧駕駛飛機 第一次飛越了英吉利海峽 讓長距離的飛行成爲了可能 相比于飛艇 飛機有小快零的特點 因此各國軍事學家都在考慮把它用於戰爭 比如英國早期著名的航空軍事學家卡伯 在1911年就寫了一篇叫《戰爭中的飛機》的論文 討論如何利用飛機來打贏戰爭 而第一次世界大戰給了這些軍事理論以練兵的機會 隨着航空兵的出現 戰鬥機成爲戰爭中最得力的武器之一 飛機在戰爭中不僅被用於偵察敵情 還被用於轟炸敵方目標 接着戰爭的東風 歐美各國都在飛機研製中投入了大量資金 一戰結束後 飛機已經成爲軍隊必備的裝備 當時飛機和飛艇共同出現在天空裏 不過它們起初各有分工 飛艇主要民用用於載客 而飛機則更多地被用於軍事領域 然而隨着飛機技術的不斷改進 相對低廉的造價 更快的飛行速度 讓飛機開始在民用領域嶄露頭角 在1919年 德國 法國 英國等國 都開設了自己的民用航空公司 並開通了飛機的定期航路 而美國在1919年 也建立了東西海岸之間的固定航線 用於運送郵件 到了1927年 一位叫林德伯格的美國人 駕駛飛機從紐約起飛 不間斷飛行33個小時 飛了6000多公里 抵達了大西洋對岸的巴黎 成爲人類第一次駕駛飛機 中途不着陸的跨洋飛行 這也證明了在載人長途飛行方面 與飛艇相比 飛機一點都不落下風 而且當時飛艇最快也要兩天多 飛機只要33小時 速度優勢顯而易見 到了20世紀30年代 美國開始研製全金屬的飛機 相比於最早的木製飛機 雖然它的造價更高 密封機艙可以抵禦寒冷稀薄的空氣 飛機可以飛到萬米的高空 速度也更快 在這時 波音等一批民用航空公司出現 美國的飛機客運業逐漸起步 並發展起來 再加上我們前面提到的1937年 星燈堡號飛艇事故 成爲了徹底壓垮飛艇的 最後一根稻草 飛機很快填補了 飛艇留下的民用航空領域的空白 最終成爲空中的主要交通工具 以上就是第三種突破性飛行工具 飛機 隨着萊特兄弟的發明問世 20世紀人類進入了飛機時代 翅膀終於又爲人們所用 幫人們更好地在天空飛翔 夏爾多爾菲斯的這本《人類飛翔史》 寫於20世紀30年代末 也就是飛機最終成爲人類 主要空中交通工具的那個年代 而在此之後 飛機的發展日新月異 第二次世界大戰成爲了 飛機發展的又一次奇蹟 渦輪發動機代替了活塞發動機 爲飛機提供了更強的動力 1947年 飛機的飛行速度首次突破音速 如今最快的飛機 已經接近於10倍音速 航天飛機則能飛出大氣層 載着人們飛向太空 我們還會飛得更遠 正像美國航天專家 羅伯特·戈達德所說的那樣 很難說有什麼辦不到的事 因爲昨天的夢想 可以變成今天的希望 也可以變成明天的現實 好 《人類飛翔史》 就爲你解讀到這裏 聽處筆記在音頻下方 我們下期見