贝特利在航天领域做出了哪些贡献?
1902年,贝特利安装的一种高灵敏度电子延时装置获得了他的第一项发明专利。他今年大学毕业,然后他投身于各种科学研究和技术发明活动。他的研究和发明领域涉及冶金、电子、磁学、水力学、热力学等。他一生获得了200多项发明专利,在许多科技部门取得了惊人的成就。
后来,伯特利把兴趣转向了航空。1904年5月,他仿制了莱特兄弟的滑翔机,但由于不了解莱特滑翔机的机翼翘曲技术,实验并不理想。经过深思熟虑,他认为莱特滑翔机靠固有不稳定性和翼尖翘曲来实现稳定和控制的方法不仅危险,而且也达不到良好的效果。于是他在5438年6月+同年10月改进制造了他的第二架滑翔机,最引人注目的特点是首次在滑翔机上增加了副翼。他用这架滑翔机进行了大量的测试,包括飞机部件测试、翼型测试、滑翔牵引测试和在车上的飞行测试。1905 65438+10月,贝特利在法航俱乐部就这款滑翔机的测试结果发表了演讲,赢得了广泛的赞誉,激励了众多航空爱好者。在后来设计的飞机上安装副翼可以追溯到他的第一项成就。
贝特利在航空研究方面取得了许多杰出的成就,如研制出了一种性能优异的气冷式航空发动机,其独特的设计思想后来被许多发动机设计师采用;设计了具有技术特色的动力飞机,具有单翼结构布局、封闭座舱、复合操纵系统、单杆全向操纵杆、副翼结构等创新设计。1909年,贝特利用自己的BEP-2 Bis飞机进行了一次出色的飞行,航程8公里。此后,他转向航天领域。
1912年2月和165438年10月,贝特利分别在彼得堡和巴黎的物理学会发表演讲,后来还写了一篇论文《关于无限减轻发动机重量的可能结果的思考》。他在演讲和论文中提到:“无数权威人士认为,人们从一个星球到另一个星球的旅行完全是一种幻想。他们认为这种幻想不经过认真的思考和研究是不可能实现的,所以几乎没有人去尝试研究实现这种幻想的物理条件。恒星之间没有空气,所以飞机不能在恒星之间飞行,但现有的科学知识告诉我们,有一种发动机不需要空气来支持它的飞行。这个发动机是火箭。”他是最早指出星际航行是由火箭实现的先驱者之一。这篇论文被认为是空间理论的开山之作,具有基础性意义。
在这篇论文中,伯特利定性地描述了火箭的工作和飞行原理。他写道:“人们通常认为,火箭通过空气与射流的反应产生推力。这个想法前半部分是对的,后半部分是错的。火箭可以像在空气中一样在真空中正常工作,甚至更好。举个简单的例子,在一辆汽车上放一挺机枪,每开一枪,汽车和机枪组成的系统就会后退。根据既定的力学原理,子弹的动量与汽车和机枪的动量相等,方向相反。火箭也是基于动量守恒原理,其中注入的气体类似于子弹,但它是连续的。”根据动量和能量守恒定律,他还推导了火箭在真空中的运动方程,发现火箭脱离地球的速度为11.28 km/s,在此基础上,贝特利研究了月球火箭,正确地提出了月球火箭从地面发射到登月的三个阶段,并计算了每个飞行阶段所需的时间,以及发动机和燃料的质量、发动机的效率和功率。总之,在当时的条件下,贝特利对月球火箭的深刻论述和精确计算是可圈可点的。他进一步研究了火星和金星火箭,计算了它们的飞行速度和飞行时间,并使用高能镭作为燃料。他指出:“我们现在考虑的火箭飞行速度非常惊人。试想一下,如果一枚1000公斤的火箭含有400公斤的镭,那么这些镭足以让火箭到达金星并返回。这种高能工具足以将人运送到最近的星球。”这个发射探测器去金星旅行的科学预言今天实现了。
第一次世界大战后,贝特利继续进行因战争而中断多年的火箭理论研究和实验,不遗余力地建立航天学。他领导建立了法国宇航学会。6月8日,1927,他在学会上做了题为《星际航行的可能性》的报告,引起了热烈的反响。他在报告中首先对戈达德、奥贝特等人的开创性贡献进行了科学评价,然后讨论了火箭运动理论、外太空环境、火箭发射、火箭过载、航天器设计、运载生物和人的条件、太空飞行的意义等问题,还讨论了火箭发动机各种燃料的性质。是的,核能发动机的前景是被展望的。这几乎涉及航天技术的每一个重要领域,全面系统地展示了贝特利的渊博知识和卓越才华。
65438年到0930年,贝特利总结了自己的研究成果,写了一本书《航天学》,系统论述了火箭发动机、宇宙飞船、航天飞行的方方面面。这部被称为空间百科全书的专著,对空间科学的建立和发展产生了深远的影响。后来,苏联杰出的航天专家斯特恩菲尔德在世界上第一颗人造卫星发射成功后的一封信中写道:“罗伯特·埃斯诺尔特·贝特利的著作产生了巨大的影响,苏联科学家在自己的工作中应用了他的空间理论。”
贝特利曾经计算过用火箭把几吨重的炸药发射到几百公里甚至几千千米的可能性,也早就预见到未来的大型火箭有可能发展成大规模杀伤性武器。1928年5月20日,他起草了一份关于火箭武器的秘密报告,指出以现有的技术水平,完全有可能成功制造出喷射速度为每秒2.6公里、射程超过2260公里的火箭武器。他还分析了射程为600公里的火箭。1932年,他主持设计制造了一台发动机,并搭建了小型试验台架。到1936,发动机推力达到2.94 kn,工作时间达到60秒,喷射速度2400 km/s,这意味着这种发动机可以将质量为100 kg的火箭发射到100 km的高度。后来,他设计并试验了燃烧室和喷管的冷却方式,提出可以采用先进的摆动喷管方案。虽然受限于当时的条件,贝特利没有研制出实用的火箭,但他的火箭设计思想和理论被后来的火箭设计师应用,成为指导火箭技术发展的准则。
这位先驱不仅在航天领域取得了巨大成就,还涉足了其他许多科技范畴,并做出了重要贡献。二战后,贝特利在瑞士退休,晚年生活并不如意,但他有幸目睹了第一颗人造卫星的成功发射。1957 65438+2月6日,贝特利在巴黎去世。他在航天事业的发展上为后人留下了宝贵的财富。