錢學森在美國早期火箭研制中的角色
——兼談錢學森回國問題

汪長明/上海交通大學錢學森研究中心

從1935年赴美留學到1955年回到祖國，錢學森在美國學習和工作了整整20年。這一時期正值世界航空航天技術突飛猛進、人類征服太空從理想逐漸變成現(xiàn)實的重要階段。錢學森憑著對科學事業(yè)的熱愛和執(zhí)著，為美國早期火箭研制，尤其是第二次世界大戰(zhàn)期間盟軍贏得太平洋戰(zhàn)爭勝利，以及為世界航空航天與火箭技術的發(fā)展做出了杰出貢獻。

一、參加加州理工學院火箭研究小組，開展早期火箭理論預研

早在赴美之前，錢學森就對當時尚處于探索階段的火箭產生了興趣，并著手開展研究，取得了初步的成果。1935年8月，他在《浙江青年》雜志第一卷第9期發(fā)表“火箭”一文，該文分析了火箭上升的原理、火箭燃料、結構設計、技術性能與安全標準等因素，并提出了三級火箭、火箭飛機、星際航行等在當時尚屬科幻領域的前瞻性科學設想。這篇論文的發(fā)表堪稱錢學森航天之路的開山之作，為他日后在美國從事火箭研究打下了重要基礎。

留美之初，1937年正在攻讀博士學位的錢學森參加了同學馬利納發(fā)起的加州理工學院火箭研究小組，為戰(zhàn)爭期間美國火箭助推起飛技術和世界航空航天技術的發(fā)展奠定了堅實的理論與實踐基礎。小組設彈道、材料、推進、結構四個部門。錢學森加入該小組后，因以理論計算見長，負責推進部門的理論分析與計算工作，具體負責燃燒室、噴氣推力和火箭性能等火箭研究的重要理論問題。

在參加火箭小組期間，錢學森做了大量卓有成效的前瞻性預研工作。1937年6月至9月間，他在前期火箭文獻資料整理與研究的基礎上，向火箭研究小組提交了一份長達114頁，內容主要是為火箭研究小組設計和改進小的液體推進劑試驗火箭所做分析的調研報告。該報告從火箭引擎的理想周期、噴嘴發(fā)散角度變化對火箭推力的影響、考慮分子解離效應之燃燒室溫度計算、燃燒產物膨脹不足和過度膨脹對火箭效率的影響與火箭發(fā)動機的理想推力等方面，設想了一個燃燒室和廢氣噴嘴大小都固定的理想火箭的理論模型[1]。該報告后來被收入火箭小組的論文集，與其他研究者的論文一起被小組成員奉為火箭研究的“圣經”。1939年6月，錢學森取得博士學位。他在博士論文第四部分“以逐次脈沖推進的探空火箭的飛行分析”[2]中，通過詳細的設想方案論證，從理論上證明在理想條件下，探空火箭可以達到丹布雷恩于1935年根據靜態(tài)燃燒試驗所估計的10萬英尺臨界飛行高度，從而可以滿足探空火箭的需求，實現(xiàn)進行大氣層結構以及地球大氣層以外物理現(xiàn)象的觀測和研究。這比美國火箭先驅、液體火箭發(fā)明者戈達德于1935年進行的火箭試驗中7500英尺的飛行高度在理論上提高了12倍多。

火箭小組尤其是錢學森的先驅性工作得到了馮·卡門的充分贊譽。他在回憶錄《風云際會》中如是記述：“阿莫·史密斯和錢學森加入火箭研究小組，注定會對火箭技術起到關鍵作用，加州理工學院也因此成為了美國第一所嚴格意義上研究火箭的大學?！盵3]小組的火箭研究也引起美國科學界的高度重視，1939年1月，美國國家科學院（the National Academy of Sciences，NAS）決定撥款資助在加州理工學院設立火箭研究中心，以解決通過火箭助推裝置幫助飛機實現(xiàn)短距離起飛問題，并劃撥研究經費給予支持。從此，火箭研究小組的工作掀開了新的篇章。

二、研制火箭助推起飛裝置，開啟美國實際應用火箭之先河

加州理工學院是美國最早開展火箭技術研究的兩個代表性機構之一。在二戰(zhàn)期間，該校的噴氣推進實驗室已發(fā)展成為美國火箭與導彈技術一個重要的研發(fā)中心。由于馮·卡門的推薦，加州理工學院的火箭研究工作開始得到美國航空工業(yè)界、軍方和聯(lián)邦政府的重視。1938年5月，美國陸軍航空兵司令阿諾德上將訪問加州理工學院古根海姆實驗室時，基于對第二次世界大戰(zhàn)不可避免的預測，要求該校著手研制代號為“JATO”的火箭助推起飛裝置，以便美國的重型轟炸機能從航空母艦和駐有美軍的太平洋小島跑道上實現(xiàn)短距起飛。他為此與加州理工學院簽訂了協(xié)議，對這項研究計劃給予經費資助。

第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)促使整個火箭計劃取得新的進展。1939年，火箭研究小組制定了代號為“古根海姆1號”的美國陸軍航空兵第一個火箭研究計劃。1941年，火箭研究中心在阿羅約·塞科河谷（現(xiàn)NASA所在地）建造了第一批實驗室，并成功進行了美國歷史上首次噴氣助推起飛試驗和單純以火箭為動力的有人駕駛飛機飛行試驗。這兩項史無前例的飛行試驗結果遠遠超出科研人員和軍方的預期，意味著重型轟炸機完全能夠在比設想中的距離更短的跑道上起飛，為戰(zhàn)爭期間尤其是海戰(zhàn)中保持盟軍海上軍事力量優(yōu)勢起著倍增器的作用。為此，美國國家科學院從1942年開始，將向加州理工學院的研究經費資助總額從最初的1000美元提高到12.5萬美元[4]。

由于有充裕的經費支持，火箭助推起飛裝置研究工作進展非常順利。1942年4月15日，錢學森與馮·卡門、馬利納等火箭小組成員在莫哈維沙漠中的慕洛克空軍基地（今愛德華茲空軍基地）成功進行了道格拉斯A-20“浩劫”轟炸機硝酸—苯胺燃料火箭發(fā)動機首次飛行試驗。作為二戰(zhàn)期間用途最廣泛的一款輕型轟炸機，A-20廣泛應用于美國陸軍航空兵、蘇聯(lián)空軍、蘇聯(lián)海軍航空兵和英國皇家空軍。這次火箭助推起飛試驗是美國轟炸機第一次采用固定火箭動力裝置起飛，標志著美國實際應用火箭的開始。這種重型轟炸機火箭助推起飛裝置很快就在太平洋戰(zhàn)爭中被美國和其他國家的空軍廣泛使用。

隨著戰(zhàn)爭向縱深發(fā)展，美國軍方對加州理工學院火箭研究項目及相關成果的經費資助迅猛增長。為了滿足戰(zhàn)爭對火箭助推器的實際需要，火箭小組于1942年3月19日創(chuàng)辦了航空噴氣工程公司Aerojet，錢學森任顧問，在其中的研究和設計過程中發(fā)揮了重要作用。Aerojet是美國液體和固體火箭發(fā)動機第一家制造商，也是世界上第一家商用火箭公司，自成立后在火箭發(fā)動機技術領域一直處于領先地位。公司生產的火箭助推器供不應求，大量裝備航空母艦艦載機。

三、參加軍工項目并提交研究報告，為戰(zhàn)時美國火箭研究提供技術支持

戰(zhàn)爭期間，錢學森參加了由美國軍方資助的多個軍工項目，為高速空氣動力學和噴氣推進技術的發(fā)展作出了重要貢獻。

從1940年起，火箭研究計劃被美國政府列為高度軍事機密。錢學森因其僑民身份，無法獲得參與資格，被迫退出火箭研究小組，時間長達一年多?！罢渲楦凼录卑l(fā)生后，因中美共同抗日的戰(zhàn)略聯(lián)盟需要，錢學森才獲得參與美國機密研究計劃的資格。1942年12月1日，在馮·卡門推薦下，經美國憲兵司令部國內安全局人事安全分局局長巴特爾上校安全審核，錢學森獲得了保密許可證，獲準參加陸、海、空三軍、戰(zhàn)爭部和科學研究發(fā)展局等一切軍事機密的研究工作。

錢學森獲得參與美國軍事機密研究項目的資格后，得以參加美國國防部、空軍和陸軍軍械署保密合同規(guī)定的研究項目，陸續(xù)承接了軍方多項研究任務。1942年11月16日，馮·卡門致函美國陸軍軍械署，推舉錢學森參加合同號為W-101-ORD-1312（741）的項目研究工作，指出：“錢學森是目前從事超音速飛行研究的最優(yōu)秀的專家之一。他在該領域的論文為他贏得了盛譽。他的聘用對完成合同研究工作至關重要?！盵5]1943年4月，錢學森完成了一項關于高速飛行時XSC2D整流罩上方壓力分布的研究[6]。

此外，錢學森還向軍方提交了一系列關于火箭研究在內的研究報告，其中最重要的一份報告是他于1943年向美國陸軍航空兵提供的《遠程火箭的飛行特性》內部報告[7]。該報告對遠程火箭的飛行特征，包括火箭的射程、飛行段（動力飛行階段、自由飛行階段、有翼滑翔階段）等進行了分析計算，并且提供了兩個實際算例。該報告的前瞻性分析后來被火箭發(fā)展的技術實踐所證實。此外，同年10月，他還提出了一份關于向固體推進劑中添加金屬固體以改善性能的可行性報告。1944年8月，他為噴氣推進實驗室完成了一份關于平坦表面與高速氣流間熱轉換的論文。

四、擔任噴氣推進中心重要職務，為美國火箭導彈系列化發(fā)展做出重要貢獻

1943年12月20日，馮·卡門、錢學森和馬利納共同提出美國遠程火箭導彈研究計劃（“JPL-1”）。1944年1月，面對德國火箭計劃咄咄逼人的進展，美國陸軍軍械署請求加州理工學院噴氣推進實驗室盡快研制可以用于實戰(zhàn)的火箭，并提出了對火箭的性能和技術要求，為此向加州理工學院噴氣推進實驗室提出代號為“ORDCIT”的“炮兵部和加州理工學院聯(lián)合計劃”。實驗室重新組織力量，分成彈道、材料、推進和結構四個部分開展工作。錢學森負責推進方面的工作，在此期間，他從發(fā)動機、火箭整體結構直到飛行軌道等方面，對遠程火箭進行了多方面分析，并設想了各種方案進行優(yōu)化分析計算。1月6日，加州理工學院聯(lián)絡辦裝備總指揮喬伊納致函錢學森，通知他可以參加代號為W33-038-ac-1717（11592）的空軍機密研究項目[8]。2月13日，馮·卡門受美國政府委托，向美國陸軍軍械署技術部提交了一份關于遠程火箭的研究計劃，并推薦錢學森為理論組的負責人。此時，為盡快研制出可與德國V-2火箭相匹敵的火箭，美國軍方對JPL的投入高達300萬美元。

錢學森擔任JPL理論組組長后，與林家翹、錢偉長、郭永懷等十多位中外科學家一起進行集體攻關，先后設計了“列兵A”“女兵下士”“下士”等美國最初的火箭，并順利進行了發(fā)射試驗?！霸阱X的幫助下，原本大大落后于德國的非常原始的美國火箭事業(yè)過渡到相當成熟的階段”[9]，這標志著美國早期火箭研制工作取得了成功。

同年，錢學森等火箭小組成員制定了研制帶發(fā)射架的遠程導彈計劃。不久，錢學森與馬利納在合作完成并向美國陸軍航空兵提供的《遠程火箭的評述和初步分析》內部報告中，提出了三種火箭導彈的設計思想，為地地導彈和探空火箭研制奠定了重要理論基礎。這是美國導彈發(fā)展計劃第一份正式文獻記紀錄，被譽為“美國導彈先驅”。

1946年2月1日，美國陸軍兵工署署長金波爾將軍簽署嘉獎令，稱：“錢學森在1939年9月至1945年9月期間，作為加州理工學院噴氣推進實驗室的小組負責人，表現(xiàn)杰出?！?/p>

1948年11月19日，已于1946年8月31日離開加州理工學院赴麻省理工學院航空工程系工作的錢學森，以正教授身份（1947年3月獲MIT晉聘）再次回到加州理工學院，出任古根海姆噴氣推進中心主任和戈達德教授。中心的主要目標是：研究噴氣推進的新理論、新技術，為戰(zhàn)后美國空軍的發(fā)展提供科學理論和技術措施；培養(yǎng)年輕科學家和工程師，盡快將美國的航空航天技術推向新階段；成為噴氣推進技術在和平時期的商業(yè)和科學應用方面具有領導地位的研究中心[10]。由于不久之后發(fā)生了錢學森回國受阻問題，這段經歷由此成為錢學森與美國早期火箭研制短暫而重要的最后歷史交集。

馮·卡門在回憶錄中專門開辟《紅色中國的錢博士》一章，回顧錢學森在加州理工學院時期卓爾不群的科研經歷，并高度評價他留美期間尤其是二戰(zhàn)期間的科學成就：“作為加州理工學院火箭小組早期的成員”，“錢對加州理工學院噴氣助推起飛計劃”，進而為“第二次世界大戰(zhàn)中美國的火箭研制做出過重大貢獻?！盵11]“他與馮·卡門和馬利納一道，在位于帕薩迪納的噴氣推進中心建設過程中，成功實現(xiàn)了從螺旋槳飛機到噴氣式飛機，進而到太空火箭的跨越，并成為其中的關鍵人物?！盵12]

五、撰寫調研報告并發(fā)表火箭技術研究論文，奠定美國早期火箭“理論設計師”地位

留美期間，錢學森除在參與美國軍方的火箭研究項目過程中提交相關研究報告和考察調研報告外，還發(fā)表了近20篇有關火箭研究的論文，并多次在國際航空科學大會、美國火箭學會年會、美國航空航天學會年會等重要學術會議上宣讀。詳情見表1。

表1 錢學森留美期間關于火箭技術研究的學術成果

1945年12月21日，阿諾德專門簽署嘉獎令，表彰錢學森“對這個國家以及歐洲的噴氣和火箭推進做了優(yōu)秀而全面的調查，以及對噴氣機、火箭性能原理所做的原創(chuàng)性理論工作。這些工作對噴氣推進是一種無可估量的貢獻?！?946年2月13日，阿諾德致函錢學森，表彰其在火箭燃料與引擎、固體與液體燃料火箭、火箭助推起飛裝置，以及大型火箭等諸多方面卓有成效的研究工作，為火箭和噴氣推進等領域的發(fā)展做出了巨大而無價的貢獻[13]。錢學森由此奠定了自己作為美國早期火箭“理論設計師”的地位，他無愧于“火箭技術領域一位偉大天才”（馮·卡門語）的美譽。

時間回到錢學森回國第二天的1955年9月18日，《洛杉磯時報》以“噴氣推進專家回到紅色中國”為題，在第一版顯要位置報道錢學森回國一事：“這位在噴氣推進領域最炙手可熱人物之一的中國科學家，于昨天下午4點帶著妻子和兩個孩子，登上‘克利夫蘭總統(tǒng)號’郵輪返回自己的國家?！盵14]語氣頗有幾分惋惜。

六、結語：對錢學森回國問題的一點評價

錢學森為美國早期火箭研制和世界航空航天技術的發(fā)展做出了同時代科學家鮮與其匹的貢獻，這本應成為人類共同的智力財富和科學遺產，然而錢學森作為一位心懷赤子深情的愛國科學家，受特殊歷史條件下國際關系和美國國內政治的雙重影響，在回國道路上，其個人力量顯得微不足道。他被無情地卷入了資本主義意識形態(tài)偏見和狹隘的國家主義政治漩渦之中，遭受了不公正對待。如今60多年過去了，國際政治和世界格局都發(fā)生了不同于冷戰(zhàn)之初的重大變化，我們再次審視那段特殊歷史時期的特殊事件，發(fā)現(xiàn)在自我實現(xiàn)的謊言面前，科學扮演著美國政治附庸的尷尬角色。留美期間取得的杰出科學成就及掌握的前沿科學技術反倒成了錢學森返回自己國家的主要障礙因素，這是對人類科技史的嘲弄。

從歷史的宏觀視角看，長期以來，出于維護國家利益、鞏固美國霸權和贏得國際競爭的現(xiàn)實需要，對華人科學家（甚至包括美籍華裔科學家）的戒備、排斥與歧視，以及無中生有的敏感、懷疑與壓制，成為美國科技界、政府和司法部門，尤其是軍方難以自愈的心理障礙。這種現(xiàn)象不但沒有隨著中美關系相對改善得到好轉，有時反而因為主流媒體的推波助瀾和利益部門的強勢介入而變本加厲，以至于不少獻身科學事業(yè)、為美國國家發(fā)展做出重要貢獻的科學家被迫淪為美國社會博弈，尤其是黨派政治斗爭的犧牲品。這種與生俱來基于“族群歸納”的先天性恐懼和“左派幼稚病”，本質上是美國“國家精神虛弱”和“社會神經過敏”的并發(fā)表現(xiàn)。在“科學無國界”人類公共價值觀面前，這無疑是科學的悲哀和知識的不幸。

就錢學森回國這一事件本身而言，如若任由錢學森個人去承擔“從中對科學與政治，以及簡單的人類公平問題得出的重要教訓”[15]，未免有失公允，藉此很難理解美國作為一個所謂的民主國家應有的胸懷和正義之缺失，讓人不得不相信美國國防與科技政策的排他性、矛盾性和“一致性”。即便到了今天，在美國仍不乏有識之士和有良知的學者對此提出質疑，認為對錢學森的不公正對待“是美國曾經犯下的最大‘戰(zhàn)術錯誤’之一”[16]，甚至當年極力阻止錢學森回國的“問題制造者”金波爾將軍多年后也不得不反思：“這是這個國家所犯下的最愚蠢的錯誤。他（錢學森）跟我一樣都不是共產黨員，是我們迫使他離開了美國。”[17]

經過不懈抗爭和多方努力，在包括中國政府的關懷和國際友人的幫助下，1955年9月17日，錢學森終于沖破重重阻力，帶著榮耀與辛酸、成就與苦難互相交織的復雜情感，踏上了回歸祖國的航程，同時也贏得了既屬于他本人、也屬于他的祖國應有的公平。而在美國政府一邊，他們在最終允許錢學森回國前，將其長期軟禁在家的真實政策動機是要“經過5年時間讓他（錢學森）所掌握的知識變得徹底過時，從而可以將其一腳踢開”[18]?！板X學森回國事件”堪稱冷戰(zhàn)背景下中美外交博弈乃至雙邊關系的重要縮影，它的復雜性遠遠超出了科學家個體身份的范疇。

回國以后，錢學森將留美期間通過艱辛探索、潛心研究并掌握的代表當時世界尖端科技水平的空氣動力學、固體力學和火箭、導彈等現(xiàn)代航空航天技術，轉化為報效祖國的強大精神動力和重要智力支撐。作為技術領導人，錢學森在領導新中國“兩彈一星”事業(yè)的歷程中，為我國科技、國防和軍隊現(xiàn)代化建設，為中國成為“有重要影響的大國”做出了舉世矚目的科學成就，也為自己出國前立定的科學報國理想做了最好的注腳和詮釋。在民族大義和國家利益意義上，錢學森在留美階段的最后歲月里所面對的漠視與偏見、所遭受的尊嚴侵犯和人格屈辱、所做出的學術犧牲與專業(yè)割舍，從長遠看，終究是值得的。

本文系國家社科基金重點項目“錢學森手稿整理與研究（1955-2009）”(立項號：13ADJ004）階段性成果。

注釋與參考文獻：

[1]Frank J. Malina. Memoir on the GALCIT Rocket Research Project,1936-38[A]. PRE-1939 Memoirs of Astronautics[C]. Also see: http://www.olats.org/ OLATS/pionniers/memoir1.shtml.

[2]Hsue-shen Tsien. Problems in Motion of Compressible Fluids and Reaction Propulsion[D]. California Institute of Techonology,1938:69-93.

[3]Theodore von Karman, Lee Edson. Dr. Tsien of Red China[A].The Wind and Beyond: Theodore on Karman, Pioneer in Aviation and Pathfinder in Space [C].Little, Brown and Company（Canada）Limited,1967:239.

[4][美]張純如,著.魯伊,譯.蠶絲:錢學森傳[M].北京:中信出版社,2014:107.

[5]張現(xiàn)民.錢學森年譜(上)[M].北京:中央文獻出版社,2015:43.

[6][美]張純如,著.魯伊,譯.蠶絲:錢學森傳[M].北京:中信出版社,2014:112.

[7]鄭哲敏.錢學森手稿[M].太原:山西教育出版社,2000:250-260.

[8]張現(xiàn)民.錢學森年譜(上)[M].北京:中央文獻出版社,2015:46.

[9]Milton Viorst. The Bitter Tea of Dr. Tsien[J].ESQUIRE, 1967(9):125.

[10]The Month at Caltech[J].Engineering and Science Monthly,December,1948:10-11.

[11]Theodore von Karman, Lee Edson. Dr. Tsien of Red China[A].The Wind and Beyond: Theodore on Karman, Pioneer in Aviation and Pathfinder in Space[C].Little, Brown and Company（Canada）Limited,1967:308-309.

[12]Archives of California Institute of Technology.The father of Chinese rocketry[EB/OL].See: http://archives. caltech.edu/news/tsien.html

[13]H. H. Arnold. A Letter to Dr. Hsue-Shen Tsien [Z].Headquarters,Army Air Forces Office of the Commanding General, Washington 25, D. C.,13 February,1946.

[14]Jet-Propulsion Scientist Sailing to Red China[N].Los Angeles Times, Sep.18,1955. pg.A.

[15]Theodore von Karman, Lee Edson. Dr. Tsien of Red China[A].The Wind and Beyond: Theodore on Karman, Pioneer in Aviation and Pathfinder in Space [C].Little, Brown and Company（Canada）Limited,1967:308.

[16]Steve Chawkins. Frank Marble dies at 96;leader in development of rockets[N].Los Angeles Times, August 24,2014.

[17]Perrett,Bradley; Asker, James R.(January 7,2008).Person of the Year: Qian Xuesen[J].Aviation Week and Space Technology,168(1):57-61.

[18]Steve Chawkins. Frank Marble dies at 96;leader in development of rockets[N].Los Angeles Times, August 24,2014.