奇点小说

5 轮船的发明富尔顿1807年（第4页）

西汉以后，古代罗盘技术的研究和应用已发展到了一个新阶段。首先，形如勺的司南已发展成为基本上具有近代形式的指南针。其次，对磁学的研究也有了进一步的发展。北宋时期的大科学家沈括是中国古代罗盘技术与磁学知识的集大成者。在罗盘技术方面，沈括系统地总结了制作指南针的缕悬法、水浮法等4种不同的制作方法。他在《梦溪笔谈》一书中有这样的叙述：选择新的蚕丝，用蜂蜡把它粘在磁针的中央，悬吊在没有风的地方，这时磁针便指向南方。或者是把磁铁针粘在灯心草上，浮在水面，这时磁针同样可以指示南方，但稍稍偏东。在汉、唐时代，指南针多用于迷信的“看风水”活动，到公元ll世纪，指南针才开始用在航海上。宋德宗时，曾经南航苏门答腊的朱或留下过这样的记载：“舟师识地理，夜则观星，昼则观日，阴晦观指南针。”这说明，当时确实已把指南针用于航海。在我国指南针已经很普及的时候，欧洲还根本不知道它。公元12世纪，我国和阿拉伯之间的海上贸易逐渐发展起来，指南针也通过南海航路传到印度，以后又通过印度传到阿拉伯，又从阿拉伯辗转传到欧洲。在欧洲，最先仿制出指南针的是法国人古约。1205年，古约在研究中国指南针制作技术的基础上，试制出了欧洲最早的指南针。到了15世纪，由于罗盘制作技术在欧洲的普及，罗盘被广泛地用于海上探险活动。当罗盘的应用越来越广泛时，对磁学的研究也随之有了初步的发展。1492年，意大利人哥伦布在航海时发现了磁偏角。虽然哥伦布发现磁偏角的时间比中国的沈括发现磁偏角的时间晚400多年，但哥伦布是在并不知道中国人的发现的情况下独立发现磁偏角的。这说明当时欧洲人对磁现象的观察和研究有了深入和发展。16世纪，卡尔达诺完成了关于罗盘装置，即所谓的“卡尔达诺装置”的重要发明。这项发明由三个具有互相垂直旋转轴的同心环组成的支持装置，把罗盘固定在内环上，通过外环的轴把整个装置架设在船体上。这样，无论船体怎样摇晃，罗盘总是可以始终保持水平，准确地指示南方。

“地心说”的开创——托勒密（公元2世纪）

公元127年，年轻的托勒密被送到亚历山大去求学。在那里，他阅读了不少的书籍，并且学会了天文测量和大地测量。他曾长期住在亚历山大城，直到151年。有关他的生平，史书上少有记载。在古老的宇宙观中，人们把天看成是一个盖子，地是一块平板，平板就由柱子支撑着。在公元前四到三世纪，对于天体的运动。希腊人有两种不同的看法：一种以欧多克斯为代表，他从几何的角度解释天体的运动，把天上复杂的周期现象，分解为若干个简单的周期运动；他又给每一种简单的周期运动指定一个圆周轨道，或者是一个球形的壳层，他认为天体都在以地球为中心的圆周上做匀速圆周运动，并且用27个球层来解释天体的运动。到了亚里士多德时，又将球层增加到56个。另一种以阿利斯塔克为代表，他认为地球每天在自己的轴上自转，每年沿圆周轨道饶日一周，太阳和恒星都是不动的，而行星则以太阳为中心沿圆周运动。但阿利斯塔克的见解当时没有人表示理解或接受，因为这与人们肉眼看到的表观景象不同。托勒密于公元2世纪，提出了自己的宇宙结构学说，即“地心说”。其实，地心说是亚里士多德的首创，他认为宇宙的运动是由上帝推动的。他说，宇宙是一个有限的球体，分为天地两层，地球位于宇宙中心，所以日月围绕地球运行，物体总是落向地面。地球之外有9个等距天层，由里到外的排列次序是：月球天、水星天、金星天、太阳天、火星天、木星天、土星天、恒星天和原动力天，此外空无一物。各个天层自己不会动，上帝推动了恒星天层，恒星天层才带动了所有的天层运动。人居住的地球，静静地屹立在宇宙的中心。托勒密全面继承了亚里士多德的地心说，并利用前人积累和他自己长期观测得到的数据，写成了8卷本的《伟大论》。在书中，他把亚里士多德的9层天扩大为1l层，把原动力天改为晶莹天，又往外添加了最高天和净火天。托勒密设想，各行星都绕着一个较小的圆周上运动，而每个圆的圆心则在以地球为中心的圆周上运动。他把绕地球的那个圆叫“均轮”，每个小圆叫“本轮”。同时假设地球并不恰好在均轮的中心，而偏开一定的距离，均轮是一些偏心圆；日月行星除作上述轨道运行外，还与众恒星一起，每天绕地球转动一周。托勒密这个不反映宇宙实际结构的数学图景，却较为完满的解释了当时观测到的行星运动情况，并取得了航海上的实用价值，从而被人们广为信奉。

大衍历——僧一行（公元725年）

“僧一行”俗名张遂，生于唐高宗永淳二年（公元683年），今河南省南乐县人。他是唐代著名高僧，唐开国元勋张公瑾的孙子，也是杰出的天文学家。一行从小就博览群书，对于历象、阴阳五行尤其感兴趣，并已有相当深的造诣。那时京城长安玄都观藏书丰富，观中的主持道长尹崇，精通玄学，是当时闻名远近的大学问家，一行就去向尹崇求教，还向尹崇借了汉代杨雄的玄学名著《太玄经》，不几天还书时尹崇很不高兴，就严肃地对他说：“这本书道理深奥，我虽已读了几遍，论时间也有几年，还没有完全弄通弄懂，你还是拿回去再仔细读读吧!”一行十分郑重地回答说：“这本书我的确已经读完了。”然后，取出自己读此书写出的心得体会《大衍玄图》、《义诀》’等递交给尹崇，尹崇看后赞叹不已，于是经常向别人介绍一行，赞扬他是博学多识的“神童”，称他后生可畏。自此，一行博学聪敏的名声就传开了。唐时，从唐高宗时就采用《麟德历》，到一行时，已用50多年。开元九年（公元721年），根据《麟德历》推算，九月巳日应发生日食，但观测结果确有较大的误差。于是唐玄宗下令改历，并把这项任务交给了一行，一行继承了我国天文学家实事求是的优良传统，主张要在实测日、月、五星的基础上，编制新历，他说：“今欲创历立之，须知黄道进退，请更令太史测候”。为了使实测能得到精确数据，一行和机械制造专家梁令瓒合作创制了黄道游仪、水运浑天仪等大型天文观测仪，仪器为修订历法准备了物资技术条件。一行还主持了一次大规模地大的实测活动，为制订历法做准备工作。这次测量的地点多达十三处，遍布全国，以黄河南北平原地区为中心，北到北纬5l度左右的铁勒（今蒙古境内）。南到北纬17度的林邑（今越南境内），遍及今天的常德、襄樊、太原等地。测量的内容，包括当地的春分、秋分、夏至、冬至的正午时分，八尺表杆的日影长度，北极高度，昼夜长短以及见到同一次日食的食分和时刻等。为了测量北极高度，一行还专门设计制作了“覆矩”，这件工具，在这次天文大测量中起了很重要的作用。一行还派太史监南宫说基本上按照隋朝刘焯的设计方案，在黄河南北平原选定四个地点进行实地测量。这四个地点是：今天河南的滑县、开封、扶沟、上蔡。通过实测，推翻了过去一直沿用的“日影千里差一寸”的谬论。南宫说还亲自到了阳城用周公测景台进行实测，并把周公测景台换为石圭石表。一行根据他测量的结果，经过精确地计算，得出了“大率五百二十六里二百七十步而北极差一度半，三百五十一里八十步，而差一度”的结果。如果将一行算出的结果换算成现代的表示方法，就是一度为132。03公里。这实际上是世界上一次实测子午线长度的活动，英国著名的科学家李约瑟一再称：“这是科学史上划时代的创举”。在完成大规模实地测量工作之后，一行使用先进的天文仪器仔细观察日月星辰运行情况，取得了大量可靠的数据，并认真研究了前人的学术成果后。于公元725年，一行开始正式制订新的历法——《大衍历》，但因积劳成疾，只完成初稿就死去了。最后完成任务的是张说和陈玄景等。《大衍历》是当时最优秀的历法，于公元729年颁布执行。公元733年，《大衍历》传人日本，在日本又使用了将近一百年。

人类在以采集和渔猎为生的旧石器时代，已经对寒来暑往的变化、月亮的圆缺、动物活动的规律、植物生长和成熟的时间，逐渐有了一定的认识。新石器时代，社会经济逐渐进入以农、牧生产为主的阶段，人们更加需要掌握季节，以便不误农时。古代的天文历法知识就是在生产实践的迫切需要中产生出来的。在中国，相传黄帝时已有了历法。不过，根据考古资料的印证，应当是帝尧时有了历法。《尚书·尧典》中说，帝尧曾组织了一批天文官到东、南、西、北四个地方去观测天象，以编制历法，向人们预报季节。其中的羲仲，被派到东方蜗夷呖谷的地方，观测仲春季节的星象，祭祀日出。古埃及大约在公元前2780年，创造了一年365天的回归历或太阳历。他们还经过50年的研究，制定了基于尼罗河泛滥的历法。尼罗河经常泛滥，它的泛滥对埃及的庄稼和人民的生活都至关重要。埃及人把一年分为12等分，余下5天作为节日。从公元前747年起，巴比伦天文学家已开始从一个固定的时间点计算一年内的时间。古希腊的塞琉西王朝（从约公元前280年起）也是从一个固定点记录时间的。在美洲，玛雅人（公元600年至800年）和阿兹台克人（约公元1300年至1500年）把宗教与历法结合的极其紧密。特别是玛雅人，他们很懂得天文学。他们把一年算作365天，一年由18个单位组成，一个单位为20天，另外还有5天，是“不吉利的日子”。由于真正的太阳年实际上是365天5小时48分46秒，到罗马时代，正好365天的阳历就需要修改了。公元前46年，凯撒听取了索西格内斯的意见，改革了历法。按改革后的历法，每隔4年有一个闰年，增加一天。一年的12个月份为大月和小月，大月3l天，小月30天。在不是闰年的时候，2月只有29天。然而，罗马人的改革也没有使历法变得完全准确。到1582年，按当时的年历，春分应在3月11日，而实际上应当在3月21日。由于对教会来说，准确地确定全世界的万圣节和宗教节具有重大意义，于是教皇格雷果里十三世便再次改革了历法，使1582年的10月4日变成了10月15日。为了避免发生错误，改革后的历法是每个世纪内有24个闰年而不是25个闰年。许多信新教的国家都逐渐改用了格雷果里历。英国在1752年采用了这一历法，由于要在英国的旧历法上加上11天才能跟新历法一致，于是发生了历史上著名的人们要求归还11天的骚乱。其他国家接受这一新历法的时间有先有后，如俄国在1917年十月革命之后才改革历法，而泰国直到1940年才开始采用格雷果里历。

天体运行论——哥白尼（1515年）

哥白尼1473年2月19日出生于波兰维斯杜拉河畔的托伦市的一个富裕家庭。18岁时就读于波兰旧都的克莱考大学，学习医学期间对天文学产生了兴趣。1496年，23岁的哥白尼来到文艺复兴的策源地——意大利，在博洛尼亚大学和帕多瓦大学攻读法律、医学和神学，博洛尼亚大学的天文学家德诺瓦拉（1454～1540年）对哥白尼影响极大，在他那里学到了天文观测技术以及希腊的天文学理论。在意大利期间，哥白尼就熟悉了希腊哲学家阿里斯塔克斯（前三世纪）的学说，确信地球和其他行星都围绕太阳运转这个日心说是正确的。他大约在40岁时开始在朋友中散发一份简短的手稿，初步阐述了他自己有关日心说的看法。哥白尼经过长年的观察和计算终于完成了他的伟大著作《天体运行论》。他在《天体运行论》中观测计算所得数值的精确度是惊人的。他得到恒星年的时间为365天6小时9分40秒，比现在的精确值约多30秒，误差只有百万分之一；他得到的月亮到地球的平均距离是地球半径的60·30倍，和现在的60。27倍相比，误差只有万分之五。哥白尼的“日心说”发表之前，“地心说”在中世纪的欧洲一直居于统治地位。自古以来，人类就对宇宙的结构不断地进行着思考，早在古希腊时代就有哲学家提出了地球在运动的主张，只是当时缺乏依据，因此没有得到人们的认可。在古代欧洲，亚里士多德和托勒密主张“地心说”，认为地球是静止不动的，其他的星体都围着地球这一宇宙中心旋转。这个学说的提出与基督教《圣经》中关于天堂、人间、地狱的说法刚好互相吻合，处于统治地位的教廷便竭力支持地心学说，把“地心说”和上帝创造世界融为一体，用来愚弄人们，维护自己的统治。因而“地心说”学被教会奉为和《圣经》一样的经典，长期居于统治地位。随着事物的不断发展，天文观测的精确度渐渐提高，人们逐渐发现了地心学说的破绽。到文艺复兴运动时期，人们发现托勒密所提出的均轮和本轮的数目竟多达八十个左右，这显然是不合理、不科学的。人们期待着能有一种科学的天体系统取代地心说。在这种历史背景下，哥白尼的地动学说应运而生了。1515年，哥白尼为阐述自己关于天体运动学说的基本思想撰写了一篇题为《浅说》的论文，他认为天体运动必须满足以下七点：不存在一个所有天体轨道或天体的共同的中心；地球只是引力中心和月球轨道的中心，并不是宇宙的中心；所有天体都绕太阳运转，宇宙的中心在太阳附近；地球到太阳的距离同天穹高度之比是微不足道的；在天空中看到的任何运动，都是地球运动引起的；在空中看到的太阳运动的一切现象，都不是它本身运动产生的，而是地球运动引起的，地球同时进行着几种运动；人们看到的行星向前和向后运动，是由于地球运动引起的。地球的运动足以解释人们在空中见到的各种现象了。此外，哥白尼还描述了太阳、月球、三颗外行星（土星、木星和火星）和两颗内行星（金星、水星）的视运动。书中，哥白尼批判了托勒密的理论，科学地阐明了天体运行的现象，推翻了长期以来居于统治地位的地心说，并从根本上否定了基督教关于上帝创造一切的谬论，从而实现了天文学中的根本变革。他正确地论述了地球绕其轴心运转、月亮绕地球运转、地球和其他所有行星都绕太阳运转的事实。但是他也和前人一样严重低估了太阳系的规模。他认为星体运行的轨道是一系列的同心圆，这当然是错误的。他的学说里的数学运算很复杂也很不准确。但是他的书立即引起了极大的关注，驱使其他一些天文学家对行星运动作更为准确的观察，其中最著名的是丹麦伟大的天文学家泰寿·勃莱荷，开普勒就是根据泰寿积累的观察资料，最终推导出了星体运行的正确规律。这是一个前所未闻的开创新纪元的学说，对于千百年来学界奉为定论的托勒密地球中心说无疑是当头一棒。虽然阿里斯塔克斯比哥白尼提出日心学说早1700多年，但是事实上哥白尼得到了这一盛誉。阿里斯塔克斯只是凭借灵感做了一个猜想，并没有加以详细的讨论，因而他的学说在科学上毫无用处。哥白尼逐个解决了猜想中的数学问题后，就把它变成了有用的科学学说——一种可以用来做预测的学说，通过对天体观察结果的检验并与地球是宇宙中心的旧学说的比较，你就会发现它的重大意义。显然，哥白尼的学说是人类对宇宙认识的革命，它使人们的整个世界观都发生了重大变化。但是在估价哥白尼的影响时，我们还应该注意到，天文学的应用范围不如物理学、化学和生物学那样广泛。从理论上来讲，人们即使对哥白尼学说的知识和应用一窍不通，也会造出电视机、汽车和现代化学厂之类的东西。但是不应用法拉第、麦克斯韦、拉瓦锡和牛顿的学说则是不可想象的。仅仅考虑哥白尼学说对技术的影响就会完全忽略它的真正意义。哥白尼的书对伽利略和开普勒的工作是一个不可缺少的序幕。他俩又成了牛顿的主要前辈。是他们的发现才使牛顿有能力确定运动定律和万有引力定律。哥白尼的日心宇宙体系既然是时代的产物，它就不能不受到时代的限制。反对神学的不彻底性，同时表现在哥白尼的某些观点上，他的体系是存在缺陷的。哥白尼所指的宇宙是局限在一个小的范围内的，具体来说，他的宇宙结构就是今天我们所熟知的太阳系，即以太阳为中心的天体系统。宇宙既然有它的中心，就必须有它的边界，哥白尼虽然否定了托勒密的“九重天”，但他却保留了一层恒星天，尽管他回避了宇宙是否有限这个问题，但实际上他是相信恒星天球是宇宙的“外壳”，他仍然相信天体只能按照所谓完美的圆形轨道运动，所以哥白尼的宇宙体系，仍然包含着不动的中心天体。但是作为近代自然科学的奠基人，哥白尼的历史功绩是伟大的。确认地球不是宇宙的中心，而是行星之一，从而掀起了一场天文学上根本性的革命，是人类探求客观真理道路上的里程碑。哥白尼的伟大成就，不仅铺平了通向近代天文学的道路，而且开创了整个自然界科学向前迈进的新时代。从哥白尼时代起，脱离教会束缚的自然科学和哲学开始获得飞跃的发展。从历史的角度来看，《天体运行论》是当代天文学的起点——当然也是现代科学的起点。

开普勒定律的内容——开普勒定律统称“开普勒三定律”，也叫“行星运动定律”，是指行星在宇宙空间绕太阳公转所遵循的定律。由于是德国天文学家开普勒根据丹麦天文学家第谷·布拉赫等人的观测资料和星表，通过他本人的观测和分析后，于1609～1619年先后归纳提出的，故行星运动定律即指开普勒三定律。

开普勒在1609年发表了关于行星运动的两条定律：开普勒第一定律（轨道定律）：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。开普勒第二定律（面积定律）：对于任何一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间扫过相等的面积。用公式表示为：sAB=SCI）=SEK简短证明：以太阳为转动轴，。由于引力的切向分力为0，所以对行星的力矩为0，所以行星角动量为一恒值，而角动量又等于行星质量乘以速度和与太阳的距离，即L=mvl"。其中m也是常数，故vr就是一个不变的量，而在一短时间△t内，r扫过的面积又大约等于vrat／2，即只与时间有关，这就说明了开普勒第二定律。1609年，这两条定律发表在他出版的《新天文学》。1619年，开普勒又发现了第三条定律：开普勒第三定律（周期定律）：所有的行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等。用公式表示为：（1R^3）／（’r2）=k其中，R是行星公转轨道半长轴，T是行星公转周期，k：GM／（4叮T^2）：常数（M为中心天体质量）1619年，他出版了《宇宙的和谐》一书，介绍了第三定律，他写道：“认识到这一真理，这是超出我的最美好的期望的。大局已定，这本书是写出来了，可能当代有人阅读，也可能是供后人阅读的。它很可能要等一个世纪才有信奉者一样，这一点我不管了。”

开普勒定律的意义：首先，开普勒定律在科学思想上表现出无比勇敢的创造精神。远在哥白尼创立日心宇宙体系之前，许多学者对于天动地静的观念就提出过不同见解。但对天体遵循完美的均匀圆周运动这一观念，从未有人敢怀疑。开普勒却毅然否定了它。这是个非常大胆的创见。哥白尼知道几个圆合并起来就可以产生椭圆’。但他从来没有用椭圆来描述过天体的轨道。正如开普勒所说，“哥白尼没有觉察到他伸手司得的财富”。其次，开普勒定律彻底摧毁了托勒密的本轮系，把哥白尼体系从本轮的桎梏下解放出来，为它带来充分的完整和严谨。哥白尼抛弃古希腊人的一个先入之见，即天与地的本质差别，获得一个简单得多的体系。但它仍须用八十几个圆周来解释天体的表观运动。开普勒却找到最简单的世界体系，只用七个椭圆说就全部解决了。从此，不需再借助任何本轮和偏心圆就能简单而精确地推算行星的运动。第三，开普勒定律使人们对行星运动的认识得到明晰的概念。它证明行星世界是一个匀称的（即开普勒所说的“和谐”）系统。这个系统的中心天体是太阳，受来自太阳的某种统一力量所支配。太阳位于每个行星轨道的焦点之一。行星公转周期决定于各个行星与太阳的距离，与质量无关。而在哥白尼体系中，太阳虽然居于宇宙“中心”，却并不扮演这个角色，因为没有一个行星的轨道中心是同太阳相重合的。由于利用前人进行的科学实验和记录下来的数据而作出科学发现，在科学史上是不少的。但像行星运动定律的发现那样，从第谷的20余年辛勤观测到开普勒长期的精心推算，道路如此艰难，成果如此辉煌的科学合作，则是罕见的。这一切都是在没有望远镜的条件下得到的!后来，牛顿利用他的第二定律和万有引力定律，在数学上严格地证明开普勒定律，也让人们了解当中的物理意义。事实上，开普勒定律只适用于二体问题，但是太阳系主要的质量集中于太阳，来自太阳的引力比行星之间的引力要大得多，因此行星轨道问题近似于二体问题。开普勒发现的行星运动定律改变了整个天文学，彻底摧毁了托勒密复杂的宇宙体系，完善并简化了哥白尼的日心说。

火炮的发明——不详（1331年）

中国是最早发明火炮的国家。早在元朝时，作为管形火器的竹管已开始被金属管所代替。先前以粗毛竹制作的突火枪，也变成了用金属做的大型火铳。这种用金属制作的大型火铳，就是早期的火炮。中国历史博物馆中展出的元代至顺三年（1331年）制造的青铜铸炮，重6。94公斤，长35。37厘米，口径105毫米。中国的火药和火器西传以后，火炮在欧洲开始发展。14世纪上半叶，欧洲开始制造出发射石弹的火炮。其中1346年克勒西会战时，英国国王爱德华三世统帅的部队就使用了短管射石炮。到1350年，火器已流传到西欧、南欧和中欧各国。百年战争中已使用生铁或青铜做成的火炮，发射铅弹、铁弹或铁器。1378年德国制成了铸铜炮和铸锡炮。15世纪时，开始出现了带炮耳的火炮。这种火炮有两个短轴装置在炮管平衡点上，围绕该点可使炮管俯仰。当然，对炮手来说，最重要的是怎样才能简单迅速地调整火炮射程，正是这种需要导致了弹道学的诞生。伽利略提出，弹丸飞行的轨迹是抛物线形的，从而纠正了人们认为炮弹在垂直下落之前是直线飞行的错误观念。此后，英国的数学家本杰明·罗宾斯发明了一种名为弹道摆装置，用于测量初速。进入18世纪后，火炮技术取得了惊人的进展。1736年，法国的古里鲍巴尔对火炮作了重大改进。他对炮身长度、炮筒尺寸、弹丸重量及火药的装药量等都进行了精心研究，并把火炮分成几段制造，即使炮体的一部分毁坏，也能在更换后继续使用。18世纪中叶，普鲁士王弗里德里希二世和法国炮兵总监格里博沃尔曾致力于提高火炮的机动性和标准化。在英法等国多次试验的基础上统一了火炮口径，使火炮各部分的金属重量比例更为恰当。从火炮出现到19世纪中叶以前，火炮一般是滑膛前装炮，发射实心球弹，部分火炮发射球形爆炸弹、霰弹和榴霰弹。这种火炮的主要缺点是射速慢，射程近，射击精度差。1846年，意大利G·卡瓦利少校在以往大量试验的基础上制成了螺旋线膛炮，发射锥头柱体长形爆炸弹，提高了火炮的威力和射击精度，增大了火炮射程。火炮技术的一项重要进步是反后坐装置的创制。在19世纪末期以前，炮身通过耳轴与炮架相连接，这种火炮的炮架称为刚性炮架。这种炮架在火炮发射时受力大，火炮笨重，机动性差，发射时影响瞄准。在1807年英国旗舰“胜利号”上曾用滑轮和重锤来限制火炮的后坐力。19世纪末期才出现了反后坐装置，炮身通过反后坐装置与炮架相连接，这种火炮的炮架称为弹性炮架。影响最大的是法国1897年式75毫米野战炮。这种火炮的设计包括具有两种重要功能的液压气动式反后坐装置。它不但能吸收火炮射出时产生的后坐力，而且与当时处在研究阶段的其他方法不同，能在发射之后把炮管复归原位，从而有效地提高了火炮的发射速度和威力。从20世纪初开始，火炮进入多样化、专业和性能全面提高的大发展时期。第一次世界大战期间，为了对隐蔽目标和机枪阵地射击，广泛使用了迫击炮和小口径平射炮。随着坦克的出现又产生了坦克炮。为了对付空中目标，广泛使用了高射炮。当时各交战国还重视大口径远程火炮的发展。法国1917年式220毫米加农炮，最大射程达22公里。德国1912年制成的420毫米榴弹炮，最大射程9300米。20世纪30年代，火炮性能进一步改善。通过改进弹药、增大射角、加长身管等途径增大了射程。轻榴弹炮射程增大到12公里左右，重榴弹炮增大到15公里左右，150毫米加农炮增大到20～25公里。炮闩和装填机构的改进，提高了发射速度。普遍实行机械牵引，减轻火炮重量，提高了火炮的机动性。第二次世界大战中，由于飞机提高了飞行高度，出现了大口径高射炮、近炸引信和包控炮瞄雷达在内的火控系统。由于坦克和其他装甲目标成了军队的主要威胁，又出现了无后坐力炮和威力更大的反坦克炮。

从很早的时候起，人们就向往着能像鱼儿一样在水中自由游泳。2000多年前，有个国王叫亚历山大，他想到水下去逍遥，就下令工匠们给他做了一个玻璃容器，他躺在这个容器里沉到海底，并在海底停留了一些时候，看到了水下奇异的水族生活。这可以看作早期人们对潜水装置的探索。17世纪初，荷兰有个物理学家，名叫科尼利斯·德雷尔，为了使潜水船能在水中前进，他做了长时间的研究和试验。17世纪20年代，他用一条最大的潜水船，装载12名水手，用浆划船前进。这种潜水船是用木料制成的，在船体外面蒙上了一层涂油的牛皮，下潜深度为4至5米，船内装有羊皮囊作为水柜。羊皮囊内灌进了水，船就下潜；把羊皮囊内的水挤压出去船就上浮到水面。这种潜水船要算是世界上最早的潜艇雏形了。18世纪美国独立战争时，英国的战舰在美国的海面和港口横冲直撞，激起了美国人的义愤。有一个叫戴维特·布斯涅尔的美国人，很早就想造一条潜水船到水下作一次旅行。由于战争爆发，他改变了主意，打算建造一条水下战舰，从水下去攻击英国的水面战舰。于是，他很快设计制成了一条小艇，起名叫“海龟”。“海龟”艇是木制的外壳，形状很像一个尖头向下的鹅蛋。艇底有一个小水柜，艇内有一个小水泵，向水柜灌水时，小艇就潜人水中，当水泵把水柜的水抽出时，小艇就上浮。艇上还装有一个手摇螺旋桨，可使小艇在水下前进。艇外挂有一个大炸药桶。进攻时，小艇开到敌舰的正下方，然后用长矛似的钻子去钻敌舰的船底，钻好后把炸药桶挂上，启动定时爆炸装置，当小艇离开后，炸药桶自动爆炸，就可以摧毁敌舰。“海龟”艇制成后，曾奉命攻击英国的快速战舰“鹰”号。当“海龟”艇潜到“鹰”号的船底下方时，驾驶员埃兹拉里选择钻孔的位置不对，钻不进去，他怕所带的氧气用完，于是放弃了攻击，浮出水面，准备返航。这时，英国海军巡逻艇发现了它，就把它当作怪物进行追捕。“海龟”艇跑不过巡逻艇，埃兹拉·里急中生智，把炸药桶放了出来，并点燃了定时爆炸装置，轰隆!一声巨响，吓得英国巡逻艇调头就跑，埃兹拉·里安全返回了基地。18世纪末，爱尔兰裔的美国人罗伯特·富尔顿建造了一艘小巧玲珑的潜艇，名叫“触鱼”。该潜艇长7米，形状像子弹，艇体为铁架铜壳，有水柜，能使艇沉浮。艇上还有一台手摇螺旋桨，保证水下行驶；还有一根可以折叠的桅杆，并装有风帆，能使艇在水上航行。它使用的武器是水雷。这条潜艇从材料、设备到武器，都比“海龟”艇有较大的改进，所以比“海龟”艇潜的深，攻击威力大。19世纪中叶，德国人威廉·鲍尔对罗伯特·富尔顿的潜艇加以改进，制成了“火焰”号潜艇，装置一对踏车作为动力。它就像现在的自行车一样，用脚踏飞轮，带动螺旋桨转动，使艇前进。19世纪60年代，美国国内爆发了“南北战争”。南军建造的“大卫”号潜艇，是以小型蒸汽机作为动力的。这是潜艇在动力上由人力改为机器的第一次重大改进。1863年10月的一个夜晚，“大卫”号潜艇袭击了北军的“克伦威尔”号铁甲舰，使其受了伤。1864年2月17日傍晚，南军又使用“亨利”号潜艇，用长竿鱼雷（鱼雷绑在一根长竿上）炸沉了北军的一艘巡洋舰“休斯顿”号，成为历史上第一艘击沉战舰的潜艇。1863年，法国建造了一艘很大的潜艇，叫“潜水员”号，长约47米，排水量420吨，艇上安装了80马力的压缩空气发动机作为动力。这个艇在水下航行的稳定性能差。到1881年，爱尔兰籍美国人霍兰，在解决潜艇水下航行稳定性方面取得了进展，他用升降舵来保持潜艇水下航行时的稳定。19世纪80年代，法国又制造了一艘名叫“吉姆诺特”号的潜艇。这艘潜艇装上了蓄电池，使用了55马力的电动机作动力，这是潜艇动力上的又一次重大改革。1898年，霍兰又研制了一种潜艇，以汽油发动机作动力，水下最大航行速度为5节（1节为每小时l海里），水上可达7节，这艘潜艇还可以水下发射鱼雷。1899年，有个名叫芬贝夫的人，制成了一艘名叫“纳维尔”号的潜艇，有两层壳体，在艇的内壳外又包上一层外壳。内外壳之间的空间用来装水，叫水柜，可使潜艇下潜上浮，使潜艇具备了较好的潜浮和航海性能。水下航行速度可达8节，水上航行速度达到11节，并能给蓄电池充电。这一重大改进，为现代潜艇打下了良好的基础。在第一次世界大战前几年，潜艇越造越大，越造越好，由于使用了柴油机作动力，航速有很大的提高，武器装备也比以前多了。第一次世界大战一开始，潜艇就投入到大规模的海战中。1914年9月22日，德国的一艘潜艇在1小时15分钟内，用6个鱼雷击沉了英国3艘1。2万吨的巡洋舰，充分显示了潜艇的威力。到了第二次世界大战期间，世界各国建造的潜艇总数已达到1600多艘。随着潜艇数量的增加，种类也在增多，用途也越来越广。潜艇的排水量，已从数百吨发展到2000多吨。不仅出现了小型、中型、大型潜艇，而且还出现了执行特殊任务的袖珍潜艇。第一次世界大战期间，为了提高潜艇的攻击和自卫能力，安装了火炮。但火炮在水中阻力很大，影响了潜艇的速度，以后又把火炮拆除了，增加了鱼雷发射管的数量，这样不仅提高了潜艇水下航行的速度，而且也增大了潜艇的攻击威力。第二次世界大战后，有的国家把常规动力改为核动力。1954年，美国的“舡鱼”号潜艇首先采用了核动力。核动力使潜艇有了较大的航速，它比常规动力的速度大一倍多，而且能长时间在水下航行，它可以绕地球跑好几圈而不需要增添燃料，而且它能够以90％以上的时间在水下活动，大大提高了隐蔽性。而装备了弹道导弹的核潜艇，已经成为一支战略打击力量。

征服自然，飞上天空，是人类很早就产生的一种强烈愿望。但人类能够上天飞行，则是在1783年气球发明之后。作为把人类带上天空的飞行器，它比1903年美国莱特兄弟发明的第一架飞机要早100多年。1783年6月5日，在法国东南部的昂诺内小镇，有个名叫约瑟夫。蒙戈菲尔的青年，他是一个造纸商的小伙计。他受炊烟上升现象的启示，做了一个丝质球形口袋，并将这个口袋底朝上，口朝下，通过燃烧稻草和木柴，使袋内的空气受热，气球就离地升起，飘然远去，大约飞了一英里半。这便是欧洲最早出现的热空气气球。实际上，这种利用热空气浮升的方法，并非始于欧洲。在中国，2000多年前就有人进行这种试验了。汉武帝时，淮南王刘安等人写的《淮南子》一书记载：“取鸡子，去其汁，燃艾火纳空卵中，疾风因举之飞”。意思是说，把鸡蛋控空，在空壳里点火，把空气烧热，蛋壳就能飞起来。现在根据实验与计算得知，由于空蛋壳太小，里面充满了热空气还不足以使蛋壳浮到空中，但它说明我们祖先很早就注意到热空气的浮升作用。五代（公元907～960年）时，辛七娘指挥作战，曾用竹篾扎成方架糊上纸，下面用松脂点燃，靠热空气把纸灯送上天空，作为军事信号。这种灯被称为“松脂灯”，实际上就是一只热气球。这说明中国人制造的热空气气球，比欧洲的气球早好几百年。但那时的气球都还没达到能载人载物的程度。约瑟夫·蒙戈菲尔研制的第一只热气球试验成功后，他想，要是把球做得大些，浮力就会增大，一定可以装上更多的东西上天。于是他又花了三个月时间做了一个大气球，形状像只大鸭梨，直径最大处有12米，长17米。球体的表面蒙上轻质的纱布，上面还糊了一层防止漏气的纸。气球的下面吊着一只用柳条编的笼子，里面装着一只公鸡、一只鸭子和一只山羊。1783年9月19日，蒙戈菲尔带着气球来到法国首都巴黎表演。凡尔赛宫前的广场上挤满了看热闹的人群，法国国王路易十六，也带着满朝文武官员到现场观看。蒙戈菲尔首先点燃气球下的稻草和柴禾，等到热空气充满气球后，他放开气球，于是热空气便托着这只巨大的气球，慢慢上升。飞到离地500米空中，8分钟后，气球在3公里以外降落，三位“乘客”中只有那只公鸡受了点轻伤。但不是因为飞行出了问题，而是高兴的公鸡，在空中引颈高歌时，被受惊的山羊踢了一脚造成的。表演成功了，这促使国王批准进行世界上首次载人气球飞行试验。但由谁来驾驶呢?国王路易十六认为，乘气球升天是十分危险的事，因此找了两个被判了死刑的犯人来进行试验，并宣布：如果犯人愿意乘气球上天的话，可以免除死刑。

飞艇的发明——罗伯特兄弟（1784年）

在1783年发明了气球之后，人们马上就想方设法推进和驾驶气球。1784年，法国罗伯特兄弟制造了一艘人力飞艇，长15。6米，最大直径9。6米，充氢气后可产生1000多公斤的升力。罗伯特兄弟认为，飞艇在空中飞行和鱼在水中游动差不多，因此把它制成鱼形，艇上装上了桨，这桨是用绸子绷在直径2米的框子上制成的。7月6日开始进行试飞，当气囊充满氢气后，飞艇冉冉上升，随着高度的增加，大气压逐渐降低，囊内氢气膨胀，气囊越胀越大，眼看就要胀破，这可把罗伯特兄弟吓坏了，他们赶紧用小刀把气囊刺了一个小孔，才使飞艇安全降到了地面。这次试验启示人们，应当在气囊上留一个放气阀门。2个月后，兄弟俩又对飞艇进行了改装，做了第二次飞行。这次飞行由7个人划桨作动力，飞行了7个小时，但只飞了几千米。虽然飞行速度很慢，但它毕竟是人类第一艘有动力的飞艇。1872年，法国人特·罗姆制成了一艘用螺旋桨代替划桨的人力飞艇。飞艇长36米，最大直径15米。加上吊舱，高达29米，可载8人。螺旋桨直径9米，几个人轮流转动螺旋桨，使其产生拉力，牵引飞艇前进，速度达每小时lO公里，比划桨的飞艇好多了。不久之后，另一个法国人卡奴·米亚从自行车受到启发，设计了一种脚踏式螺旋桨飞艇。这种单人飞艇在无风时可以短时问飞行，速度可达每小时16公里，比起手转螺旋桨飞艇又快了许多。但这时飞艇飞行中有一个难题还没解决，就是飞艇一升高，就要通过阀门放气，以防止气囊膨胀爆裂。但气放掉之后，就再也无法升高了。为解决这一问题，法国的查理教授和罗伯特兄弟于1874年制成了一种装有空气房的气球。它的形状像纺锤，与现代飞艇很相似。这种气球，·外面是一个大的丝质胶囊，里面有一个小气囊，小气囊上面有一个气体阀门。外囊充氢气，使气球产生浮力升到空中，内囊用来充空气。这个小气囊就叫“空气房”。气球在升空之前，先将“空气房”充进空气。当气球升到一定高度后，就将“空气房”打开，放出一部分空气。这样，外囊膨胀后，“空气房”就因受挤压而缩小，使外囊膨胀的压力有所减小，以保证气囊不致胀破。这一发明，解决了气球升空的一大难题，是飞艇发展史上的又一重大突破。此后，“空气房”很快便在所有飞艇上使用了，并一直使用至今。18世纪60年代，蒸汽机、内燃机、电动机相继发明，为飞艇动力的改进创造了条件。1851年，一台重160公斤，功率为2。2千瓦的蒸汽机制造成功，并很快被应用于飞艇上。1852年，法国的齐菲尔德制造了一艘椭圆形的飞艇，长44米，最大直径13米，总升力2吨多。飞艇上安装了螺旋桨，并用这台蒸汽机作动力。9月24日，这艘以蒸汽机作动力的飞艇在巴黎郊区试飞。那天，天气晴朗，风和日丽。飞艇升空后，蒸汽机以每分钟110转的速度，带动直径3米多的三叶螺旋桨旋转，前进速度达到每小时9。4千米。但由于没有考虑操纵问题。因而飞艇起飞后不能返回起飞地点着陆。1884年，法国的军官路纳德和克里布又制造了一艘“法兰西”号飞艇，长51米，前部最大直径8。4米，用蓄电池供电的电动机作动力。8月9日凌晨4点，在法国科学院观察员的陪同下解缆试航。飞艇先向南飞行，然后向凡尔赛宫飞去，在离开出发点4千米处返航。在高度300米处打开放气阀门排氢降落，在降落中多次前后转动，以对准着陆点。飞艇到达80米高度时，丢下缆绳由地面拉降固定。试飞历时25分钟，飞行速度最高达每小时24千米。这是人类第一艘能操纵的飞艇。在飞艇发展史上，德国的退役将军菲迪南德·格拉夫·齐柏林是一个重要人物，他是硬式飞艇的发明者，被后人称为“飞艇之父”。1900年，齐柏林制造了第一架硬式飞艇。它的最大特点是有一个硬的骨架，骨架是由一根腹部纵向大梁和24根长桁及16个框架构成，并使用了大纵向和横向拉线，以增强结构强度；艇体构架外面蒙上防水布制成的蒙皮，艇体内有17个气囊，总容积达到1。2万立方米，总浮力达13吨，比当时软式飞艇大5～6倍。由于多气囊还能起到类似船上隔水舱的作用，所以大大提高了飞行的安全度。1908年，齐柏林又用自己的全部财产设计制造了当时世界上最大的一艘飞艇——“k一4”号。齐柏林对这艘飞艇的性能非常满意，他曾亲自驾驶这艘飞艇作了一次远航试验。飞艇从德国起飞，飞过阿尔卑斯山，到达瑞士后返航。这一成就引起了德国政府的重视，他们宣布，如果飞艇续航时间能超过24小时，政府就购买它，并愿意支付发展硬式飞艇所用的全部研制费用。这年8月4日，是“Lz一4”号飞艇正式接受检验的日子。政府官员和许多观众都来到了现场。齐柏林亲自驾驶飞艇升空。开始一切都很顺利，可是几小时后，发动机就出了毛病，飞艇只好迫降地面，进行维修，准备再次升空。谁知祸不单行，偏偏在这个时候又起了一阵狂风，将飞艇的锚绳吹断。飞艇朝一片树丛撞去，当场毁坏了。正当齐柏林走投无路时，一位法兰克福时代报的记者富果·艾肯纳博士帮助了他。艾肯纳将飞艇的现场客观地作了报导，又把齐柏林为发展飞艇而奋斗的事迹作了一番宣扬。全德国的报纸都转载了艾肯纳的文章。齐柏林的事迹深深打动了人们的心，德国人民发动了一场捐款活动，在很短时间内就筹集了600万马克，足够齐柏林再造一艘新飞艇。齐柏林总结了过去失败的教训，重新设计制造了“Lz一5”号、“Lz一6”号飞艇，经过试飞都获得了成功，在空中停留的时间都超过了24小时。后来他又制造了三架飞艇，性能都不错，完全可以进行运输。这样，齐柏林与艾肯纳决定成立航空公司，起名叫德拉格公司。这是世界上第一家航空公司。1910年6月22日，第一艘飞艇正式从德国法兰克福飞往杜赛尔，建立了第一条定期空中航线，担任首航运输任务的就是“IJz一7”号飞艇，它一次可载24名旅客，有12名乘务员，飞行速度为每小时69～77千米。齐柏林逝世后，他的继承人艾肯纳博士提出了一个大胆的计划：建造一艘环球飞艇，开辟洲际长途客运。艾肯纳设计的环球飞艇确实很大，这艘飞艇长达237米，最大直径30。5米，可充10。47万立方米的氢气，本身重量为118吨，载重53吨，用5台柴油发动机作动力，最大速度每小时193公里，于1927年7月建成。为纪念齐柏林，特地将这艘飞艇命名为“格拉夫·齐柏林”号，由他的女儿主持了建成典礼。1929年8月8日，“格拉夫·齐柏林”号飞艇开始了一次伟大的环球飞行，从美国的新泽西州出发，经过德国、苏联、中国、日本，于8月26日回到洛杉矶市。整个航程历时2l天7小时34分。齐柏林号飞艇环球飞行的成功大大促进了飞艇的发展。据统计，在20世纪20至30年代，美国建造了86艘，英国建造了72艘，德国建造了188艘，法国建造了100艘，意大利建造了38艘，苏联建造了24艘，日本也建造了12艘。这是飞艇的鼎盛时期，所以人们把这期间称作飞艇的“黄金时代”。

飞到太空去，漫游大宇宙，这是人类的一个夙愿。传说中国古代，有一位名叫嫦娥的女子，因偷吃了不死药，变得身手不凡而奔向月亮，永居天堂。古希腊的一个神话说：莱湟的克里特国王囚禁了迷宫的建筑师代达洛斯和他的儿子爱琴。父子二人借腊制的双翼飞出了克里特岛。勇敢的爱琴因飞得离太阳太近，腊翼被熔化而坠人大海。后人为了纪念他，把他葬身的大海取名爱琴海。美丽的神话故事，朴素地反映了古人对于探索宇宙奥秘、揭示未知世界的神往。1865年，凡尔纳写了一本著名的关于宇宙旅行的科幻小说，讲的是初次到月球上旅行的事情。虽然俄国科学家齐奥尔科夫斯基早在1903年对这个问题已进行了一些重要的物理学和数学研究，但是科学家们直到本世纪20年代才开始认真地考虑宇宙飞行的可能性。齐奥尔科夫斯基指出，只有火箭推进才适用于离开地球大气层的飞行器。火箭是一种较为理想的推进工具。它的发动机与航空发动机不同，它自带燃料和氧化剂，不仅能在真空中独立工作（即不依赖空气），而且还有巨大的推进能力。在火箭推进方面最重要的理论工作和实践工作，是德国完成的。德国物理学家奥伯特于1923年出版了一本有影响的书《宇航之路》。若干年后，汽车实业家冯·奥佩尔在柏林附近试制成功了一辆火箭推进的汽车。另外一个叫瓦利亚的火箭先驱者，于1929年制造出了一种用乙醇和液态氧作燃料的汽车，在冻冰的巴利亚湖上试车时，时速达235英里。与此同时，美国的物理学教授戈达德正在作大量的、系统的火箭研究工作。他根据早期的一些实验写了一本小册子，名为《到达极大高度的方法》，于1919年出版。数年之后，他作了一系列的火箭发射试验，利用液态推进剂，火箭达到了7500英尺的高度，速度每小时达到。700英里以上。苏联人在空间探索方面取得了两项第一。1957年10月，一枚苏联火箭携带着一颗较小的人造地球卫星飞升560英里后，开始以每小时7000英里的速度绕地球飞行，这就意味着有足够大的离心力以抵消地球的引力。后来苏联和美国的无人驾驶宇宙飞船曾多次进入外层空间，到达月球和太阳系中的其他星球。苏联人取得的另一项第一是在1961年4月，他们用火箭发射了一个四吨半重的宇宙飞船。这艘飞船载着加加林进入轨道，以每小时18000英里的速度，绕地球进行了89分钟的载人宇宙飞行。在第一次载人宇宙飞行之后，季托夫进行了第二次载人宇宙飞行，绕地球飞行了17圈。后来美国的格伦进行了第三次载人宇宙飞行。1969年7月20日，美国首次进行了登月飞行，这是人类征服宇宙的伟大壮举。这枚三级、44吨重的阿波罗11号火箭燃烧**燃料，用陀螺仪导航，电子计算机控制。有56个独立的工作系统，载着阿姆斯特朗、奥尔德林和科林斯三个宇航员，飞行了三天之后进入绕月球飞行的轨道。科林斯继续绕月飞行，其他两名飞行员则乘登月舱下到了月球表面。这种登月方法，是美国航天局的高级技术员霍博尔特想出来的。当这只登月舱再次从月球上升起并与指挥舱对接时，情况颇有点紧张。但是从起飞到195小时后在太平洋溅落，一切都很顺利。从技术上说，到月球旅行的成功是人类最辉煌的成就，虽然它并没有揭示多少科学家们所不知道的关于月球的情况。在阿波罗登月计划后期，许多人认为继续登月是一种浪费，美国决定把所余“土星一V”的第三级改制成空间站，取名“天空实验室”，用火箭把它送入地球轨道，再用阿波罗飞船作交通工具。

雷达的发明——马可尼（19世纪）

雷达，从外观上看对许多人来说，已经并不是很陌生的东西，很多人在电影或画报上看到过它，有的人或许还直接见到过它。雷达有着奇特的外表：有的像几块大瓦片，有的像一口大锅，有的像一个蜘蛛网，有的像几排鱼骨，可谓五花八门。但它们都有共同的功能：可以看到千里以外的目标，是真正的千里眼。早在1888年赫兹证实电磁波存在以后，科学文献上就经常提到将电磁波用于目标探测的问题。1897年波波夫在实验时，发现电磁波被船只反射回来的现象，提出可将这个现象用于军用探测，但没引起人的重视。直到1922年马可尼提出有关论文，美国海军研究实验室才用实验证实了他的设想。他们使用波长为5米的连续波，发射器与接收器分别安放在目标两侧，当目标通过两者之间时，即可被探知，这种装置称为收发分离连续波雷达。美国从1925年起研究利用脉冲调制技术，作为探测目标距离的手段。从1934年初起，投入许多力量进行脉冲雷达研究。1936年4月，研制成功第一台脉冲式雷达装置，它的探测距离达4千米。到1938年，防空袭雷达已实际应用。上世纪30年代，英、法、德、美都大力进行雷达研究，其中英、德、美都有明确的军事目的。法国开始时只将雷达用于为船只探测冰山，但在战争迫在眉睫时，也将雷达转为军用。在英国，1935年沃森·瓦特向英国空军提交了一份关于雷达的重要文件，才引起对军事雷达的重视，并开始大力研究。在德国，30年代初开始研究船只探测系统，很快又发展了飞机探测系统，1939年已有了入侵飞机早期报警系统，紧接着出现了船只报警系统。到40年代中期，德国利用600兆赫的雷达系统，能够精确地指挥高射炮。在第二次世界大战初期，英国研制使用3000兆赫微波的投弹瞄准雷达，用于投弹指挥。后来，美英合作，研制了频率高达10000兆赫的雷达系统，使瞄准更精确。德国虽然在战争初期也发展了雷达系统，但由于它把重点放在发展导弹上面，大大缩减了雷达研制费用，所以雷达系统远远落后于同盟国。大战结束后，人们对军用雷达的兴趣一时急剧减退，科学家开始研究如何用雷达作为科研工具。1946年美国成功地探测了从月球反射回来的雷达信号，这实际上是射电天文学的开始。此外，也开始用雷达作为导航工具，作为防止船只以及飞机碰撞的常规手段。高速飞机的出现，对雷达装置和技术都提出了新的要求。显然，将计算机和雷达结合起来，可以解决自动雷达侦察的问题。在洲际导弹发射成功之后，尽早报警已成为迫切需要。第一个满足这个要求的雷达设置在格陵兰。它有4个天线，每一个的宽度都超过90米，探测距离为4800千米，它的计算机可以确定导弹的轨道、目标和到达的时间。此外，战后还发展了多种小型军用和民用雷达。其中最突出的是机载小型雷达。飞机运载这种带有小型天线的雷达，沿固定航线飞行，雷达系统将天线接收的信号送计算机分析处理。这种雷达所获得的信息量大，分辨率高，这就是合成孔径雷达。50年代大功率速调管出现后，根据多普勒效应，制造出目标显示雷达，可以探测出目标的速度。60年代以后，雷达在航天事业中发挥了重要作用。例如，在登月活动和空间飞船对接活动中，雷达同计算机配合，完成了跟踪、定向等多种任务。

像鸟儿一样在天空飞翔，自古以来就是人类的梦想。为了它的实现，人们付出了多年坚持不懈的努力，甚至许多先驱者付出了生命的代价。终于，在1903年12月17日，世界上第一架载人动力飞机在美国北卡罗来纳州的基蒂霍克飞上了蓝天。这架飞机被叫做“飞行者一1号”，它的发明者就是美国的威尔伯·莱特和奥维尔·莱特兄弟。莱特兄弟的第一次有动力的持续飞行，实现了人类渴望已久的梦想，人类的飞行时代从此拉开了帷幕。威尔伯·莱特生于1867年4月16日，他的弟弟奥维尔·莱特生于1871年8月19日，他们从小就对机械装配和飞行怀有浓厚的兴趣，莱特兄弟原以修理自行车为生，兄弟俩聪明好学，从1896年开始，他们就一直热心于飞行研究。通过多次研究和实验，他们很快得出一个结论：要解决飞机操纵这个悬而未决的关键问题，必须装上某种能使空气动力学发挥作用的机械装置。他们按照这一想法，在基蒂霍克沙丘上空对载人滑翔机进行了几度寒暑的试验之后，他们的梦想终于变成了现实。奥托·李林塔尔试飞滑翔机成功的消息使他们立志飞行。1896年李林塔尔试飞失事，促使他们把注意力集中在了飞机的平衡操纵上面。他们特别研究了鸟的飞行，并深入钻研了当时几乎所有关于航空理论方面的书籍。这个时期，航空事业连连受挫，飞行技师皮尔机毁人亡，重机枪发明人马克沁试飞失败，航空学家兰利连飞机带人摔人水中等等，这使大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能。莱特兄弟却没有放弃自己的努力。从1900年至1902年期间，他们除了进行1000多次滑翔试飞之外，还自制了200多个不同的机翼进行了上千次风洞实验，修正了李林塔尔的一些错误的飞行数据，设计出了较大升力的机翼截面形状。滑翔机的留空时间毕竟有限，但假如给飞机加装动力并带上足够的燃料，那么它就可以自由地飞翔、起降。于是，兄弟俩又开始了动力飞机的研制。莱特兄弟废寝忘食地工作着，不久，他们便设计出一种性能优良的发动机和高效率的螺旋桨，然后成功地把各个部件组装成了世界上第一架动力飞机。他们在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”l号，这架飞机的翼展为13。2米，升降舵在前，方向舵在后，两副两叶推进螺旋桨由链条传动，着陆装置为滑橇式，装有一台70千克重，功率为8。8千瓦的四缸发动机。这架航空史上著名的飞机，现在陈列在美国华盛顿航空航天博物馆内。“飞行者”号是一驾普通双翼机，它的两个推进式螺旋桨分别安装在驾驶员位置的两侧，由单台发动机链式传动。1904年，莱特兄弟制造了装配有新型发动机的第二架“飞行者”，在代顿附近的霍夫曼草原进行试飞，最长的持续飞行时间超过了5分钟，飞行距离达4。4千米；1905年又试验了第三架“飞行者”，由威尔伯驾驶，持续飞行38分钟，飞行38。6千米。第一次试飞的那一天，天气寒冷，刮着大风，首先由弟弟奥维尔·莱特驾驶“飞行者”飞机进行飞行，留空时间12秒钟，飞行36。5米。在同一天内，飞机又进行了3次飞行，其中成绩最好的是哥哥威尔伯·莱特。他驾驶飞机在空中持续飞行260米。1903年12月14日至17日，“飞行者”l号进行第4次试飞，地点在美国北卡罗来纳州小鹰镇基蒂霍克的一片沙丘上。第一次试飞由奥维尔·莱特驾驶，共飞行了36米，留空12秒。第四次由威尔伯·莱特驾驶，共飞行了260米，留空59秒。1906年，他们的飞机在美国获得专利发明权。莱特兄弟飞行的成功，最初并没有得到美国政府和公众的重视与承认，直到1907年还为人们所怀疑；反而是法国于1908年首先给他们的成就以正确的评价，从此掀起了席卷世界的航空热潮。他们也因此终于在1909年获得美国国会荣誉奖。同年，他们创办了“莱特飞机公司”。威尔伯·莱特于1912年5月29日逝世，年仅45。岁。此后，奥维尔·莱特奋斗30年，使莱特飞机公司成为世界著名的飞机制造商，资金高达百亿美元。奥维尔·莱特于1948年1月3日逝世。

在江河湖海上有很多船，您见过带“翅膀”的船吗?这种带“翅膀”的船就是水翼艇，它航行时，船身离开水面，像在水面上飞驶一样，显得十分矫健。水翼艇是怎样发明的呢?原来，这是人们为了提高船艇的速度而采取的一种新的设计。船在水中行，水的密度大，船的阻力就大，前进速度就快不了。于是人们想到设计一种让船体部分或全部离开水面的船。但怎样才能做到这一点呢?造船的工程师们从小孩在河边“打水漂”中得到了启示。小孩子“打水漂”就是用很薄的石片或是碎瓦片，按接近与水面平行的角度，将石片用力投出去，使它擦着水面跳跃前进。如果石片薄，表面很光滑，角度好，用力大，石片就可以在水面上飘行几丈远。这一游戏说明了这样一个物理现象：有一定表面的物体，以一定的迎水角度和速度沿水面运动时，水就会产生一个支承物体的力，我们称它为水动力。“打水漂”时的石片就是依靠水动力支持而飘行的。根据这一道理，造船工程师们设计了一种船型：当这种船高速前进时，就像石片在水面上飘行一样，并把这种船称作滑行艇。滑行艇与一般的船不一样，它的底部比较平坦。当船前进时，由于艇底向前挤压水，从而使底部的水压力升高，形成水动力，水动力就把艇部分地托出水面。滑行艇虽有利于高速行驶，但也带来一些问题，如滑行艇的耐波性能差，不能在较大的风浪中航行。若在波浪中高速航行，船底与波浪相撞，艇底会受到波浪的巨大冲击力，不仅使艇体产生强烈的震动，影响以至破坏仪器设备的正常工作，有时也会引起艇体的破裂。能不能让艇体完全离开水面，使它跑得更快，而且不受波浪冲击呢?人们开始设想给船装上“翅膀”，使它像飞机一样飞起来。这样，水翼艇就在滑行艇的基础上产生了。有关水翼艇的设想，早在1869年就有人提出过。第一艘水翼艇是意大利发明家弗拉尼尼建造的，并于1905年在瑞士的马奇奥湖进行了试验。这是一艘排水量只有1。65吨，75马力的水翼艇，试航时跑37节多。继弗拉尼尼之后，美国人贝尔又建造了由自己设计的水翼艇，并于1918年创造了每小时71英里的航行记录。但因为当时对水翼艇的理论研究工作不够，大马力的动力设备和轻的艇体材料没得到解决，所以水翼艇没有发展到实用阶段。到了第二次世界大战时，随着科学技术的进步，德国制造了一些民用和军用的水翼艇，而且达到了一定水平。如VS—lO水翼鱼雷艇，排水量为47。5吨，最高航速可达55节多。第二次世界大战后，水翼艇的发展大致分为两个阶段：50年代和60年代初，是水翼艇试制并投入批量生产阶段。这期间，水翼艇主要是作为内河高速客船，吨位由9吨发展到100吨，航速35节左右。60年代以后，水翼艇的发展方向是面向海洋，面向军用。水翼艇的吨位已达320吨。如1966年美国建造了一艘“普朗维尤”号水翼反潜试验艇，长64。7米，宽12。3米，排水量为320吨，最大航速达62节，持续航速为50节。此艇是自控全浸式水翼，水翼能旋转上翻到甲板上。船体材料是铝合金，它是美国海军中最大的一艘水翼艇。80年代以来，虽然水翼艇的吨位没有明显增长，但其航速已达4JD～60节。有的国家还在研制80节的水翼艇。随着电子技术、自动控制技术的发展，耐腐蚀的轻型艇体材料的出现，以及大马力轻型动力设备——燃气轮机的诞生，都为水翼艇的发展开辟了广阔的前景。

水上飞机是能在水面上起飞、降落和停泊的飞机。水上飞机分为船身式和浮筒式两种。水上飞机主要用于海上巡逻、反潜救援和体育运动。第一架从水上起飞的飞机，是由法国著名的早期飞行家和飞行设计师瓦赞兄弟制造的。这是一架箱形风筝式滑翔机，机身下装有浮筒。1905年6月6日，这架滑翔机由汽艇在赛纳河上拖引着飞上空中。世界上第一架能够依靠自身的动力实现水上起飞和降落的真正的水上飞机是由法国人亨利·法布尔发明制造的。法布尔出身于船舶世家。在年轻时对工程学发生兴趣，并继承了家族对大海的特殊感情。飞机诞生后，他决心追随莱特兄弟和瓦赞兄弟，并设想制造能在海上起降的飞机。1907～1909年，他在水上和陆上进行了大量的基础性研究工作，他的最重要工作是对浸入水中的翼面和浮筒所作的理论研究。1909年，法布尔开始运用他的理论成果制造飞机。第一架样机装有3个浮筒和3台安扎尼发动机，但它从未能飞起来。同年下半年，法布尔制造了第二架样机，这架单翼机的结构非常有趣，多处反映出设计师作为船舶制造者的背景。飞机前端有一对舵和两个水闰升力面，上面的一个作升降舵。机岙前部有一浮筒，加两个浮筒装在机翼下。飞机的整个构架是木的制的，浮筒用胶合板制成。这架飞机的首次飞行是19l0年3月28日在马赛附近的海面上。年方28岁的法布尔以前从未飞行过。第一次试飞时，飞机以55公里／小时的速度在水面上滑行，却未能飞起来。第二次试飞中，飞机终于飞离了水面，直线飞行约。500米。随后法布尔又驾机试飞了两次，并作了小坡度转弯飞行。第二天，飞行距离达到6公里。世界上第一架浮筒式水上飞机诞生了。1911年，在法布尔的另一架水上飞机因驾驶员的错误而坠毁后，他因花费太大而停止了研制自己的水上飞机，转而为他人的飞机设计和制造浮筒。这一年，他为一架瓦赞式双翼机设计了浮筒，使之成为世界上第一架水陆两用飞机。也就在这一年的2月，美国的著名飞机设计师柯蒂斯驾驶着他的装有船身形大浮筒的双翼机在水面上起飞和降落成功，成为世界上第一架船身式水上飞机。柯蒂斯为船身式和浮筒式水上飞机发展都作出了重要贡献。柯蒂斯的水上飞机诞生后不久，就从密机安湖上救起一名迫降的飞行员，预示着水上飞机的广阔前景。

航空母舰的开创——美国军方（1910年）

航空母舰是一种威力强大的舰种，是海军控制大面积海域的主要机动兵力。它从开始出现到逐步完善，已经走过了90多年的发展历程。19l0年11月，美国东海岸的一处海湾上，停泊着一艘轻巡洋舰“伯明翰”号。这一天，这艘舰上的舰员们特别忙碌，他们在进行着各种准备工作，以便进行一次大胆的试验——世界上第一架飞机在军舰上起飞。在这艘巡洋舰的甲板上，铺设了一条26米长的木制飞行跑道。跑道的起端，停放着一架准备起飞的民用单人双翼飞机。起飞命令一下达，飞机立即启动并开始滑动，速度不断加快，当飞机滑完26米长的跑道后，便离开了舰身。由于飞机滑跑距离太短，速度不够，升力不足，飞机越来越低，眼看就要掉进水里了。就在这危急关头，沉着的驾驶员巧妙地操纵飞机尾水平舵，将飞机拉了起来，又飞行了3公里，在海湾附近的一个广场上着陆了。这次试飞成功后两个月，美国海军又进行了一次飞机在军舰上降落的试验。在一艘巡洋舰的后主甲板上，铺设了一条长36米的木制跑道。在跑道上，每隔1米，横方向装一根绳索，绳的两端拴着沙袋。还是那个进行起飞试验的驾驶员，从附近的机场驾驶着飞机起飞，朝巡洋舰飞来。当飞机接近军舰时，朝跑道俯冲下来。飞机降在舰上时，机身下面的一个钩子，钩住了一道道绳索，拖着沙袋向前滑跑。因飞机被绳索和沙袋拖住，阻力很大，滑不多远，很快就停下来了。试验证明，飞机能在军舰上起落，因而能在海上作战。这就使各国对建造可供飞机起落的舰船，产生了更大的兴趣。1918年，英国海军对一艘巡洋舰进行改制，使之可供飞机在舰上同时起飞和降落。这艘巡洋舰叫“飞机搭载舰”，是最早出现的用旧军舰改装成的航空母舰，它能装载20架飞机。同年7月，从这艘舰上起飞的飞机，轰炸了德国的一个空军基地。不久，英国又把一艘正在建造的客轮“卡吉士”号，改装成航空母舰“百眼巨人”号。它具有全通式飞行甲板，即起飞和降落是连在一起的，飞行跑道更长了，飞机的起飞和降落方便多了。美国也在1922年将一艘运煤船改装成全通式飞行甲板的航空母舰“兰格利”号。日本在1922年底，新造了一艘“凤翔”号航空母舰，这是世界上第一艘不是用旧船改装，而是专门设计和建造的航空母舰。这艘航空母舰已初步具有现代航空母舰的样子。例如它具有全通式的飞行甲板，上层建筑很小，且位于右舷。该舰排水量只有’7000多吨，长160多米，能携带2l架飞机。1921年至1922年，美、英、日、德、意等国在华盛顿共同制定了一个关于限制战列舰总吨位的协定，这一协定促进了航空母舰的发展。到1930年前后，美、英、日、法等国先后改装成一批航空母舰。这批航空母舰与最先制造的“凤翔”号相比，吨位和装载飞机量都增加了好几倍，航速也增加了很多。一般排水量为10000～40000吨，续航力为3000～12000公里，飞行甲板长为130～270米，舰宽为21—35米，一般能载20～29架飞机。第二次世界大战中，航空母舰的作用受到各国的高度重视，掀起了设计、建造新型航空母舰的热潮，使航空母舰的数量急剧增加。到第二次世界大战结束时，各国已建或正在建造的航空母舰有200艘左右。

坦克的发明——福斯特公司（1915年）

有两位杰出的人物对坦克的发明起了决定性作用。一位是身为英国海军大臣的丘吉尔，他曾用其特殊的才能帮助福斯特公司，以便促使皇家海军关心“陆地巡洋舰”的发展。另一位是英国皇家工程师斯温顿，当后来海军的兴趣减弱时，是他坚持自己关于研制坦克的意见，并争取到了总参谋部的支持。斯温顿能够把军队的要求加以确切的解释，使工程技术人员明白这种要求，并能根据该要求绘制成生产图纸。在这个时期，福斯特公司也有两位杰出的人物，他们是该公司的总经理威廉·特里顿和在英国陆军部任特殊职务的麦吉尔·沃尔特·威尔逊。他们共同负责按军队的要求制造出一种机械装置——“小威利”。这一装置虽取得了成功，但还没有达到斯温顿提出的越壕和爬高墙的能力。把跨越8英尺宽的壕沟和冲破带铁丝网的能力作为首先考虑的因素，导致了对车辆的重新评价。第一次世界大战期间，英国就根据这种标准制造了传统的长菱形坦克，这就是英国于1915年8月在履带式拖拉机的基础上制造出的第一辆坦克样车“小游民”坦克。该车重18。3吨，发动机功率105马力，时速3。2公里，乘员2人，车上装一门发射2磅炮弹的火炮和数挺机枪。1916年，第二辆坦克“大游民”又问世了。这种坦克定型投产后称I型坦克，发动机功率105马力，时速达6公里，乘员8人，装2门发射6磅炮弹的火炮和4挺机枪。I型坦克于1916年9月15日首次投入索姆河战斗，这是世界上第一批用于实战的坦克。需要指出的是，当时坦克的履带都通过车体顶部两侧并构成一个完整的闭合圈。这种结构带来了两个直接的后果：一是不可能把旋转炮塔安装在车体顶部；二是履带前部的最大高度非常接近车体的最大高度，这使坦克具有良好的爬坡能力。此外，还有一种危险，即子弹爆炸飞溅对乘员会产生威胁。因为当时的装甲防护只是铆在框架上的锅炉钢板，上面有许多小裂缝，灼热的子弹碎片就从这里钻人车内。为了对付这种情况，坦克乘员不得不穿上防弹衣，戴上链结式面罩。1916年7月，英法联军在法国北部索姆河地区对德军发动了规模巨大的进攻战役。9月15日英军出动坦克49辆，用以支援步兵冲击，但由于坦克质量太差，又缺乏指挥经验，结果有17辆发生技术故障未能进入出发阵地，在接敌过程中又有14辆因故障而中途停顿或淤陷，真正参加战斗的只有18辆坦克。这些坦克有10辆被击坏，7辆受轻微损伤，只有一辆完好返回。但它毕竟是一种新式兵器，不仅震撼了敌军，也鼓舞了士气，使英军得以前进了4～5公里。到20世纪20年代和30年代，坦克的设计出现了各种极端情况，例如1924年设计的维克斯独立坦克，竟然有5个旋转炮塔。当然，这些设计一直只停留在图纸上，极少数也只是停留在样车阶段。正当欧洲军队还在对轻型坦克及重型坦克的可行性进行审查时，美国的一位富于创造发明的天才沃尔特·克里斯蒂完成了一系列的设计，这些设计对坦克研制产生了深远影响。起初克里斯蒂参与制造了一种既能靠履带也能靠轮子行驶的车辆，这就避免了全履带车在当时固有的不可靠性。经过对几种变革的试验战车的研制之后，克里斯蒂集中力量制造了一种快速、可靠并能保持较高越野速度的履带式战车。第二次世界大战期间，由于坦克与坦克、坦克与反坦克火器之间的激烈对抗，促进了坦克技术的迅速发展。坦克的结构趋于成熟，普遍采用装一门炮的单个旋转炮塔和单一的履带式推进装置，从而确定了现代坦克的总体结构形式。

火箭的发展有着漫长的历史，古今火箭在性能和结构复杂程度上相差极为悬殊，但原理却是相同的：依靠不断向后喷射燃气而前进。世界上公认火箭是中国首先发明的。早在南宋，火箭已在中国用作武器，明代又有所改进。有的将多个火箭绑在一起以增大推力，有的使用了二级火箭。这与现代使用的集束式火箭和多级火箭原理上是一样的。古代火箭主要用于作战，但已有人幻想利用它航天。据野史记载，1500年前后，中国一位叫万户的学者，把47枚火箭绑在椅后，自己手持风筝端坐椅上，请人同时点燃这些火箭，决心飞上天去。结果一声爆炸，碎片纷飞，再也找不到万户。为了纪念这位为人类航天而献身的先驱者；现代科学家将月球背面的一个环形山命名为“万户火山口”。现代火箭的产生和发展是建立在大量的理论和实验研究基础上的。由于**燃料燃烧的理论和技术问题都比固体燃料简单，所以现代火箭是从**火箭开始的。苏联、德国、美国都有代表人物在研制火箭方面取得杰出成就。齐奥尔科夫斯基是苏联人，他从小多病，曾经患猩红热，病后耳朵几乎聋了，被迫中途退学。但他顽强自学，22岁参加中学数学教师的招考被录用，开始了中学教师生活，业余时间搞科学研究。1895年他写了一本科学幻想小说《奇异的地球和天空》。1898年，他写成《用火箭推进飞行器探索宇宙》一文，拖延5年以后才发表在俄国的《科学评论》杂志上。这篇文章第一次阐述了火箭飞行和火箭发动机的基本原理，具体说明**火箭的构造，认为可以用液氧和煤油做推进剂，提出了质量比（起飞质量和推进剂消耗完后的质量的比值）概念，推导出计算火箭飞行最大速度的公式。它从科学上证明了太空旅行的可行性。齐奥尔科夫斯基共发表论文、科普文章、科幻小说等近600篇。1920年，列宁亲自下令支持齐奥尔科夫斯基的研究工作。他的研究成果对苏联火箭技术的发展有深远的影响。奥伯斯关于火箭的研究工作是在德国进行的。1923年，他出版了《从火箭到星际太空》一书。他深入研究了许多技术问题，比如喷气速度、理想速度和火箭在大气层中上升的最佳速度等。奥伯斯的著作曾经由科普作家改成写通俗读物，产生了广泛影响。哥达德是美国人，他被科幻小说描写的太空飞行所吸引，立志从事火箭研究。他把理论研究和实验结合起来。1926年3月，哥达德制造的用液氧和汽油做推进剂的第一枚**火箭试飞成功。1929年，他又发射一枚装有气压计、温度计和照相机的火箭。从1930年到1935年，他发射了多枚火箭，高度达到2500米左右。从20世纪30年代起，火箭研究在德、意、英、法、奥等许多国家开展起来。尤其是德国，它的开创性研究，是在其他欧洲国家的严密监视下进行的。从30年代开始，特别是希特勒上台之后，德国广泛罗致人才，充分提供研究经费，在极端保密的情况下，使火箭研究迅速发展。1932年，德国陆军接管了火箭研究工作，并进行了大量基础性研究。1933年，开始设计火箭。在冯·布劳恩的主持下，通过反复试验，在空气动力学方面取得了重要成果，在制导与控制、发动机设计、弹道设计方面积累了大量经验。在此基础上，1942年10月3日，在精心选择、严格保密的波罗的海沿岸佩内明德发射场，成功地发射了第一枚**军用飞弹V一2，飞行190千米，横向偏差4千米，最大高度85千米。V一2飞弹全长14米，结构重量为3。99吨，携带8。96吨推进剂和1吨的弹头，最大射程300千米。从1944年9月至1945年3月，纳粹德国仅向英国就发射了l万多枚V一2，但这并不能挽救其覆灭的命运。不过飞弹本身却成了战后各国火箭发展的蓝本。第二次世界大战以后，美苏两国成了德国V一2成就的继承者。美国俘获了包括冯·布劳恩在内的100多名德国一流的火箭专家，全部V一2资料；苏联俘获了一批二流专家和大量V一2及其零件。这为美苏发展火箭技术提供了有利条件。在1945年以前，科学家们对距地表100公里以上高空的情况，只有通过问接手段得来的少得可怜的知识。战后，科学家们迫不及待地利用战争中发展起来的火箭，在头部安放仪器，对高空各方面的情况进行直接的探测。1946年4月美国首次发射V一2，这是一个探空火箭计划的开始，也是研究、仿制、改进V一2直到研究全新火箭这个过程的开始。不久，V一2火箭头部装上科学仪器被发射到73至130公里的高空。1947年第一次成功地使用降落伞将火箭安全降落下来。苏联于1947年10月发射第一颗V一2。1947～1949年还研制了几种探空火箭，一直用到50年代。战后10年，火箭发动机技术、飞行控制、跟踪、遥测和遥控仪器都随着经验的积累和高空数据的获得而不断发展。1957～1958年是国际地球物理年，出现了利用探空火箭探测高空的**。在此期间，美国发射了210枚火箭，苏联发射了125枚，英、德、法、日等十几个国家也都制定了探空的合作项目。火箭最大高度已达470公里。在这些探测活动中，各国获得了关于地球大气层的物理和化学性质、地磁场、宇宙辐射和太阳辐射以及陨石等大量资料，火箭的科学价值也逐渐为人们所充分认识。

1944年9月8日19点左右，英国首都伦敦的居民，没有听见空袭的警报，却看到了猛烈爆炸后的火光，当时谁也不知这是什么武器。后来查明，它是法西斯德国在荷兰首都海牙近郊，隔着英吉利海峡发射的V一2弹道导弹。导弹的出现，是军事科学技术发展的必然结果。第一次世界大战后，随着飞机在军事上的应用，人们开始研究远距离控制飞机和自动制导炸弹。1926年美国人哥达斯成功地发射了世界上第一枚**火箭，并达到了超音速。与此同时，德国的一批业余火箭研究者，成立了“宇宙航行俱乐部”，从事火箭理论与试验的研究。20世纪30年代，法西斯德国出于侵略战争的需要，成立了庞大的火箭研究中心。经过十年的努力，他们在空气动力理论、火箭推进技术、自动控制系统、电子设备、无线电雷达技术、航空材料工艺等方面做了大量工作后，终于在第二次世界大战结束之前，制成了世界上最早的V—l飞航式导弹和V一2弹道式导弹。导弹与火箭不同，它的原意是“导向炮弹”或“导向火箭”。导弹与火箭的根本区别就在“导”字上。就是说，装有控制系统，能自动导向目标的火箭武器是导弹。当时的法西斯德国，为了挽救即将战败的命运，把希望寄托在一两件新式武器上，因此大批生产并使用V一2导弹。在1944年9月至1945年3月间，从荷兰和法国海岸，向英国首都伦敦发射了10800枚V一2导弹。由于V一2导弹能在高空（可达100公里）以高速飞行，使得英国的所有防空手段都无法防御，因此给伦敦造成了一定的破坏。但由于当时科技水平有限，V一2导弹的性能还比较差，仅有一半飞到了目标区，另一半发射时在地面或空中爆炸，也有的因精度不高而掉落在英吉利海峡。尽管如此，V一2导弹毕竟已显示了当时其他武器所不具备的优点——威力大、射程远、飞行时速高，从而引起各国的注意。从第二次世界大战结束以来，弹道导弹经历了四个发展阶段：40年代末至50年代末为第一阶段。这一阶段主要解决弹道导弹的有无问题。继德国之后，美苏在此期间先后成功地研制了近、中、远程各种类型的弹道导弹。如美国的“红石”、“丘比特”、“宇宙神”；苏联的“SS—l”、“SS一5”和“SS一6”等。这一阶段弹道导弹的性能较差，发射准备时间长，且易被发现，防护能力差，生存力低。50年代末至60年代中为第二阶段。这一阶段主要解决的是提高战略弹道导弹系统在核袭击下的生存力以及进一步提高战略弹道导弹的性能。在此期间，美国出现了地下井发射的洲际弹道导弹“大力神Ⅱ”、“民兵I”、“民兵Ⅱ”以及潜射导弹“北极星A1”、“北极星A2”等。苏联也相应装备了洲际弹道导弹和潜射导弹。这一阶段弹道导弹提高了生存能力，缩短了发射准备时间，提高了命中精度。60年代中至70年代末为第三阶段。这一阶段主要解决导弹的突防问题。为此出现了集束多弹头导弹和分导式多弹头导弹，这些导弹都带有突防装置。此外，通过加固地下井，进一步提高了生存能力。洲际导弹的命中精度已达到O。185公里。80年代以来，战略弹道导弹进入了一个新的发展阶段，总的趋势是进一步提高导弹的进攻能力、生存能力、突防能力和战备性能；大力研制全导式多弹头；广泛实行固体化和机动化。

说起直升机的历史，不能不追溯到公元1400年前后，中国古代流传的“竹蜻蜒”玩具，它给直升机的研制以极大的启示。这种玩具，是用一片扭曲的竹片，中间插着一根垂直的细棒，用双手使劲搓动细棒，竹蜻蜓便嗖地一声直升天空。“竹蜻蜒”于15世纪传人欧洲，称为“中国陀螺”。有的国家的百科全书，将“中国陀螺”称作带有旋臂的“直升机飞行玩具”，这可以说是旋翼的最早雏形。1483年，意大利著名科学家达·芬奇绘制出一幅直升机飞行草图，以后又出现过多种直升机模型。1907年9月19日，法国人布雷盖研制成4旋翼直升机，首次载人离地升空。同年11月13日，法国科尔尼首次驾驶自己研制的双旋翼直升机，保持了约30秒的自由飞行。直到1923年，西班牙人西尔瓦发明了带有铰接桨叶的旋翼机，才为直升机的发展开辟了光明的前景。进入20世纪30年代之后，直升机在技术上出现了重大突破。1937年，德国人福克制成一架能控制飞行的双翼旋横列式Fw一61直升机，由一名女飞行员驾驶，以每小时68公里的速度，从柏林飞到伦敦，轰动了世界航空界。两年后的1939年，美籍俄人西科斯基，成功地研制出单旋翼直升机‘VS一300，1940年又在此基础一一般一上研制出改进型VS一316直升机，被美国陆军购置，从此结束了直升机发展史上最艰难的探索阶段，进入了直升机的发展时期。自网一61和Vs一300直升机诞生，特别是上世纪50年代后期以来，直升机工业呈现出一派日新月异的景象。在迄今50多年的历史中，直升机的制造技术发生了迅猛的发展变化。动力装置，由上世纪50年代中期以前的活塞式时期，发展为喷气涡轮时期；旋翼材料结构技术则发展更快，上世纪40年代初到50年代中期为金属木翼混合结构；50年代中期到60年代中期为金属结构；60年代中期到70年代中期为玻璃纤维结构；70年代中期以来，又发展为新型复合材料结构。

航天飞机的诞生——美国军方（1981年）

航天飞机是把通常的火箭、宇宙飞船和飞机的技术结合起来的一种新型运载工具，它最主要的特点是能够像客货运班机一样，在宇宙航行中往返使用多次。关于航天飞机的研制工作虽然迟至70年代才大力展开，但早在50多年前，一批先驱者已认识到了它的优越性，并做了大量工作。20世纪初，在齐奥尔科夫斯基、哥达德和奥伯茨为“一次性火箭”奠定理论基础并进行实验的同时，对于宇航工具就存在着一种截然不同的设想：运载工具不仅要飞离地球，而且要能回到地球，即应该可以重复使用。虽然可多次使用的运载工具有很多优越性，但却仅仅留在纸面上，首先付诸实施并获得巨大成就的还是一次性使用的火箭。这是因为可多次使用的运载器的研制要困难得多。此外，多次使用这个优点，对于兵器技术没有什么吸引力，因为在军事上这并不十分重要。但利用可重复使用运载器飞向空间的想法却从来没有放弃过。到了60年代至70年代，由于使用一次性火箭耗费太大，于是人们迫切要求研制可多次使用的廉价运载工具。到60年代末，人类已经掌握了洲际导弹、载人登月和大型喷气客机等技术，研制航天飞机的技术条件成熟了。美国在1968年就开始了航天飞机方案的讨论，先后提出了许多方案。1970年7月正式开始研制，具体方案经过多次修改，到1976年2月才基本确定下来，这就是“哥伦比亚”航天飞机方案。“哥伦比亚”航天飞机主要包括三部分：轨道器、助推火箭和推进剂外贮箱。总长度为56米，机重2000吨。轨道器是航天飞机的主体，可以载人和有效载荷。轨道分前、中、后三段，前段乘人，中段可以容纳人造卫星和各种仪器设备，后段装有三台使用**燃料的主发动机，推力为510吨。两个固体燃料助推火箭，重580吨，推力为1315吨。推进剂外贮箱内前后两个贮箱分别装液氢和液氧，为轨道器的主发动机提供燃料。“哥伦比亚”号的整个飞行过程可分为上升、轨道飞行和返回三个阶段。发射时助推火箭和主发动机同时点火，航天飞机垂直起飞，当飞到50公里高时，助推火箭熄火，同轨道器自动分离。在快要进入绕地球运行的轨道时，主发动机熄火。接着由两台发动机提供推力，使轨道器进入地球轨道，至此上升阶段结束，轨道器绕地球开始无动力飞行，乘员执行各种任务。任务完成后开始返回阶段。机动发动机再次点火，进行制动减速，使轨道器脱离运行轨道，重新进人大气层，在大气中摩擦减速。这时轨道器变成了一架重型滑翔机，机翼成了决定性的器件，使它完成最后着陆阶段的滑翔飞行。在机场着陆时的速度为每小时341～346公里。1981年4月12日，美国航天飞机“哥伦比亚”号载着两名宇航员首次试飞，经过54个半小时的飞行，绕地球36周后于14日安全着陆。继第一次试飞成功之后，“哥伦比亚”号航天飞机又成功地进行了三次试飞，对系统的各种性能进行全面的试验。1982年11月11日，“哥伦比亚”号航天飞机正式开航。它携带宇航员成功地在空间将两颗卫星发射到预定的地球同步轨道位置上，从而开创了商业性空间运输的新纪元。继“哥伦比亚”号之后，1983年美国第二架航天飞机“挑战者”号也试飞成功。航天飞机的出现是航天事业中的一场革命，航天飞机和大型空间站将是航天新时代的标志。