大约三十年前我读小学的时候,学校的校长很喜欢科学、宇宙、星辰这些话题,会利用自习时间给我们讲宇宙大爆炸、讲太阳系的行星、讲人类如何升上太空。如今回想起来非常感谢这名有卓识的校长,在信息贫瘠且流通缓慢的年代,给我们那些见识短浅的孩子打开了一扇认识星辰大海的窗口。

近些年,中国航天事业快速发展,发射了大量火箭执行各类任务。每当从电视上看到火箭飞速飞往广袤的太空,看到宇航员的出仓活动,孩子们甚至可以上一场真正的来自宇宙的物理课,就会深深觉得,每当我们仰望星空,除了无尽的诗意之外,还有值得少年们继续探索的科学。
如果想要深入了解地球、太阳系、太空以及火箭升空的背后等科学知识,《冲向星辰的火箭科学》这套科学类图书是很好的选择。这套书分为《升空》《制造》《探索》三部曲。《升空》探索旅程的起点,介绍航天发展史,火箭升空原理,解析当前世界各国最尖端太空任务。《制造》聚焦于火箭的构造,讲解火箭的制造、发射过程,包括材料选择、结构设计、发动机制造等,从图纸到现实。《探索》畅想火箭航天未来的发展方向,从核动力到量子推进、虫洞旅行,结合《三体》等科幻经典,前沿科技碰撞无限可能。

这些内容看起来高深莫测,不过这套书通过漫画的方式轻松有趣地拆解由火箭衍生的多学科知识,结合硬核的现代技术以及未来科幻畅想,构建起一个完整的航天知识体系。在这里,复杂的伯努利方程变成纸飞机上的气流游戏;艰深的齐奥尔科夫斯基公式,化作火箭发射的趣味漫画;看似高不可攀的工程逻辑,也能在循序渐进的任务中变得触手可及。
比如,在讲述火箭如何制造的其中一个环节时,书中把火箭的“生产流程”画成了漫画故事:一个小金属块,是如何走进制造车间,最终成为飞天火箭的一部分?通过漫画可知,小金属块是一架火箭蒙皮上的一部分,跟着倒计时,指挥官发起了指令,发动机里的涡轮泵推着氧化剂和燃烧剂跑步冲向燃烧室,然后燃烧剂和氧化剂碰在一起,自燃起来。——原来我们在火箭发射时听到的“点火”并不是用火点燃的意思。
我们经常在火箭发射过程中听到的“整流罩分离”的原理,书中也用通俗的语言讲述得非常明白。在等待发射的过程中,整流罩保护着里面的载荷,起到保温作用。起飞后穿越稠密的大气层时,它又冲在最前面,利用子弹头一样的流线外形,减少空气阻力,顶住与空气摩擦产生的热流。当火箭飞到100千米以外的太空,穿过卡门线,空气稀薄多了,整流罩也完成了它的使命。随着“砰砰”声,整流罩上的爆炸螺丝将整流罩从中间一分为二,整流罩就像一个巨大的蚌壳一样展开,脱落。了解了这些知识,再次观看火箭发射时,就可以不仅是看热闹,而是可以看门道了。

除了这些硬核科学知识,这套书也在讲人类和未来的关系。电影《流浪地球》中出现过一条令人惊艳的太空电梯,这条长达9万公里的电梯连接了地表和太空站。未来人类真的可以建造这样的太空电梯吗?书中给出了基于科学的回答。
太空电梯最重要的是缆绳材料,科学家测算缆绳材料的抗拉强度至少要达到400千兆帕。现在,科学家可以造出抗拉强度达到800千兆怕的碳纳米管。不过,建造太空电梯需要数万米的碳纳米管,光重量就达到百万吨,目前靠火箭无法把这些原材料送到太空中。更何况,直接暴露在真空、微重力、高能粒子辐射等复杂环境中的碳纳米管很快就会损坏。所以,人类想要乘坐太空电梯上太空仍然仅仅是梦想而已。
“人类最终将飞向哪里”是这套书讲述的最后一个话题。了解了人类将火箭梦想变为现实,深入了解铸造和发射火箭的每个环节之后,我们又进入科幻小说的经典场景中,触碰人类未来的无限可能。如中国科学院院士、火箭总体设计专家刘竹生所言,希望有越来越多的孩子,人生里除了面对柴米油盐,还能拥有头顶的一块星空,拥有永不停止的探索欲望。
我们普通人也可以踩在地球的土地上,抬头仰望,感受星河的壮美和深邃。