智慧的闪电--世界发明史话-第24章
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在洲际导弹发射成功之后，尽早报警成为迫切需要。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公里，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。
燃气轮机的发明
（1937年）
燃气轮机是一种用燃气推动涡轮直接产生旋转运动的动力装置，可连续
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无振动地高速工作。中国古代的走马灯，古罗马时代的烟风车，都是早期出
现的燃气涡轮雏形。
据记载，1791年已提出“燃气轮机”的名称。19世纪上半叶达姆贝尔和
本森曾分别制造过简陋的定容和定压热功循环的燃气轮机，但没有实用价
值。
1902年，美国人莫斯发表了有关燃气涡轮的论文。1918年，他用汽油机
排出的燃气驱动涡轮，以带动增压器，受到军界的重视。1926年，英国的格
里菲斯提出涡轮叶片的气动力理论，他和惠特尔分别于1927年和1928年发
明燃气涡轮螺旋桨轴带动的轴向和径向增压器，促进了涡轮螺旋桨飞机的产
生，从而解决了飞机高空飞行的性能问题。燃气涡轮是否被推广使用，在很
大程度上取决于耐高温耐腐蚀的高强度材料及其加工技术。
30年代后期，空气动力学和风洞实验的发展，为合理选择涡轮叶片的形
状和尺寸创造了条件。瑞士的阿梅尔首次研制成工业上实用的4000千瓦定压
热功循环的燃气轮机。美国最早的燃气轮机是在 1937年为火车和轮船制造
的。到1941年和1945年，瑞士和美国分别制成燃气轮机驱动的火车和汽车。
第二次世界大战后，燃气轮机进入全面发展和使用时期。50年代初中国
科学家吴仲华提出叶轮机械三元流动理论，对50年代以后的燃气涡轮及喷气
发动机的发展起了很大作用。至60年代，轴流式压气机的增压比达23，超
过离心式的4—5倍，大大提高了发动机的功率和热效率，而被广泛地使用。
1970年世界燃气涡轮发电装置总容量达3200万千瓦。1971年它在舰船
上的总功率达780万马力。此后最大燃气轮机的功率又达到10万千瓦级，热
效率达30％。美国研制的20万千瓦级的燃气轮机，热效率达40％。
战略弹道导弹的出现
（1944年）
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—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液体火箭，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—1飞航式导弹和V—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—2导弹。在1944年9月至1945年3月间，
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从荷兰和法国海岸，向英国首都伦敦发射了10800枚V—2导弹。由于V—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—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—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—1”、
“SS—5”和“SS—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0。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。
人工降雨技术的发展
（20世纪40年代）
几千年来，人类一直在努力影响天气。但在科学技术不发达的古代社会，
人们只能采取向龙王求雨的迷信做法，以祈求上天的恩赐。
随着科学技术的发展，人们终于逐渐掌握了影响天气的科学手段。在第
二次世界大战前，法国气象学家贝热龙发明了“降雨法”。这种方法是在云
层里既含有冰晶，又含有水滴的时候，才能使用。冰晶吸引水滴，其结果常
常是降雪。在飞得很高的飞机上向云层里撒下冰晶，云层里的冰晶就会饱和，
水分则处于不足的状态。冰晶通过云层落下，在低层大气中的温度较高，冰
就变成了雨。
本世纪40年代末，纽约一家通用电气研究所对人工降雨作了进一步研
究。这个研究所的一位叫谢弗的研究人员发现，很小的干冰颗粒——固体的
二氧化碳——能够起到和贝热龙所用方法同样的作用，而且效果更好。在最
初的实验中，飞机在15000英尺高的大片高层云中飞行，用机械方法把干冰
从飞机上撒下，隔一会儿就能开始降雨。
另一种人工降雨技术是使雨滴发生碰撞并合并。这种方法利用不含冰而
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含悬浮水滴的云，使水滴碰撞，合并成大水滴，然后降落到地上。使用这种
方法时，要在云层里撒些吸引水滴的盐，或者从飞机上向云层喷水，以促进
大水滴的形成。
1947年，通用电气研究所一个叫冯尼加的研究人员发明了一种云催化方
法。他发现在一个很冷的云层里，碘化银烟雾能够产生雪片；碘化银的微粒
起凝结核的作用，因为它们的晶体结构跟冰粒的晶体结构一样。这种云催化
方法也是在飞机上进行的。这种技术在用于积云时非常有效。
但是，这种云催化技术还不很完善，还需要经过进一步发展才能达到适
用的程度。就当前情况看，美国和澳大利亚在人工降雨方面居于领先地位。
原子反应堆的建立
（1942年）
原子能的和平利用标志着人类改造自然进入了一个新阶段。原子能是原
子核发生变化时释放出来的能量，对同等质量的燃料来说，原子能要比化学
能大几百万倍。
早在 1929年，科克罗夫特就利用质子成功地实现了原子核的变换。但
是，用质子引起核反应需要消耗非常多的能量，使质子和目标的原子核碰撞
命中的机会也非常之少。
1938年，德国人奥托·哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和铀原子发生
了碰撞。这项实验有着非常重大的意义，它不仅使铀原子简单地发生了分裂，
而且裂变后总的质量减少，同时放出能量。尤其重要的是铀原子裂变时，除
裂变碎片之外还射出2至3个中子，这个中子又可以引起下一个铀原子的裂
变，从而发生连锁反应。
1939年1月，用中子引起铀原子核裂变的消息传到费米的耳朵里，当时
他已逃亡到美国哥伦比亚大学，费米不愧是个天才科学家，他一听到这个消
息，马上就直观地设想了原子反应堆的可能性，开始为它的实现而努力。
费米组织了一支研究队伍，对建立原子反应堆问题进行彻底的研究。费
米与助手们一起，经常通宵不眠地进行理论计算，思考反应堆的形状设计，
有时还要亲自去解决石墨材料的采购问题。
1942年12月2日，费米的研究组人员全体集合在美国芝加哥大学足球
场的一个巨大石墨型反应堆前面。这时由费米发出信号，紧接着从那座埋没
在石墨之间的7吨铀燃料构成的巨大反应堆里，控制棒缓慢地被拔了出来，
随着计数器发出了咔嚓咔嚓的响声，到控制棒上升到一定程度，计数器的声
音响成了一片，这说明连锁反应开始了。这是人类第一次释放并控制了原子
能的时刻。
1954年苏联建成世界上第一座原子能发电站，利用浓缩铀作燃料，采用
石墨水冷堆，电输出功率为5000千瓦。1956年，英国也建成了原子能电站。
原子能电站的发展并非一帆风顺，不少人对核电站的放射性污染问题感
到忧虑和恐惧，因此出现了反核电运动。其实，在严格的科学管理之下，原
子能是安全的能源。原子能发电站周围的放射性水平，同天然本底的放射性
水平实际并没有多大差别。
1979年3月，美国三里岛原子能发电站，由于操作错误和设备失灵，造
成了原子能开发史上空前未有的严重事故。然而，由于反应堆的停堆系统、
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应急冷却系统和安全壳等安全措施发挥了作用，结果放射性外逸量微乎其
微，人和环境没有受到什么影响，充分说明现代科技的发展已能保证原子能
的安全利用。
威力巨大的武器——原子弹
（1945年）
原子弹的出现，与其他科学技术上的发明一样，有着自己的发生和发展
过程。
早在 19世纪初，人们就已经知道自然界的物质成千上万，性质千差万
别，它们都是由一些有限的基本元素组成的，而每种元素又是由许多化学性
质相同的微粒——原子组成的。
1896年，法国物理学家贝克勒尔和波兰出生的年轻科学家居里夫人，发
现自然界有一些元素的原子核能自发地放出一些肉眼看不见的射线，这些射
线可以使照相底片感光；元素在发出射线时，会释放出部分能量，同时它自
身就转变成具有另一种性质的新元素。于是他们把元素的这种性质叫做天然
放射性，把元素原子核的这种转变过程叫做核衰变。这不仅加深了人们对原
子结构复杂性的认识，而且使人们意识到在原子核内蕴藏着巨大的能量。
首先找到利用核能途径的人是费米。费米出生在意大利罗马一个铁路职
工家庭，年轻的时候曾在德国学习。他25岁就当上了罗马大学第一任理论物
理学教授，1938年底移居美国。
1934年，法国物理学家约里奥—居里夫妇宣布，他们用a粒子轰击铝、
硼的时候，产生了人工放射物质。费米得知这一消息后，决定试用中子产生
人工放射现象。费米按照元素周期表的顺序，从氢开始，用中子顺序轰击，
当试验第八号元素氟时，得到了人工放射性。在接下来的试验中，他又发现
在中子轰击铀时，产生了从未见过的新元素。1934年6月他宣布了这个发现，
但并没意识到在这个实验中可能引起了铀的裂变。
1934年10月，费米的助手发现，当用中子轰击金属银来产生人工放射
性时，有一种奇怪的现象，就是放在银附近的铝可能影响银的放射性。助手
把这个现象报告了费米。在费米指导下做了进一步的实验，确定在中子源和
银之间的铝板，可以增加银在中子照射以后产生的放射性。铝是重物质，费
米提出把铝换成石蜡，重新做实验。没想到，在中子源和银中间放置石蜡以
后，竟使银的放射强度提高了100倍。
怎样解释这种现象呢？费米提出慢中子效应：中子通过含有大量氢的物
质的时候，和氢原子核——质子发生碰撞，速度变慢了，更容易被银原子核
所俘获，所以产生的人工放射性更强。由于发现了中子效应，费米获得1938
年诺贝尔物理奖金。
在费米发现用中子轰击铀可以产生超铀元素后，在巴黎的约里奥—居里
夫妇和柏林的哈恩、梅特纳都认真研究了这个问题。
1938年秋天，哈恩和斯特拉斯曼精确分析了中子轰击铀以后的产物，发
现有钡存在，钡的原子量大约是铀的一半，这说明铀原子核在中子轰击下分
裂成两半。哈恩把实验情况写信告诉了梅特纳。梅特纳立刻从数学上进行分
析。她认为：每裂
