钱学森：从《火星救援》中的“火箭俱乐部”到NASA实验室 | 物理繁星闪耀时（二）

航空航天1是钱学森毕生追求的事业。在交通大学求学期间，钱学森产生了利用火箭技术实现火星航行的科学构想。在美国深造时，钱学森成为加州理工学院火箭研究小组的创始成员之一，并在导师冯·卡门的领导下参与了火箭研发的实验活动。回国后，钱学森积极支持和指导中国科大近代力学系学生组建的火箭小组，将冯·卡门的教育理念和研究精神传承下去，为中国的航天科学研究注入了新的活力。

科幻电影《火星救援》中，马特·达蒙饰演的航天员马克·沃特尼在被困在火星时，曾通过一段自白讲述了NASA喷气推进实验室的前身“火箭研究小组”的一则趣闻：某次他们在宿舍做实验时，火箭主体爆炸，把宿舍墙炸出了一个大洞，但校方没把他们开除，反而为他们找了一块河谷作为实验基地。

“火箭研究小组”的五位学生中就有钱学森。钱学森曾回忆：“马林纳这个人很聪明，组内其他几个人的动手能力也强，但他们在理论方面不怎么样，于是找到我，要我帮助解决一些理论计算问题。就这样，我参加了火箭研制小组的工作。”

▲ 钱学森和当年的火箭小组部分成员合影

加州理工火箭研究小组的航天探索

1929年，钱学森以全校第三名的成绩考取国立交通大学（当时隶属于国民政府铁道部），入机械工程学院专攻铁道机械，原本要成为一名铁道工程师的钱学森在社会环境与国家需要的影响下将自身的学术兴趣转移到航空航天领域，可以说，钱学森的航空航天之路真正始于交通大学就读期间。钱学森在从交大毕业到出国留学这段时间内以机械和航空工程知识为基础进行探索，发表了多篇关于航空、火箭的文章，展示了他早年关于航天的科幻思想。

1934年，钱学森成功考取第二届庚款留美公费生，专业为航空工程，并于翌年8月东渡北美深造。

1935年，钱学森来到美国麻省理工学院（MIT）学习，他只用一年时间，就拿到了航空工程硕士学位。但由于美国将飞机制造视作机密，不允许中国留学生参与飞机制造厂实习 2 ，拿到硕士学位的钱学森无法参与实践。美国对飞机制造的严格限制使得钱学森决心改变专业，他从飞机机械工程方向转为研究航空理论，航空理论的研究权威西奥多·冯·卡门（Theodore von Karman），成为了钱学森心目中新导师的不二人选；他所执教的加州理工学院，也成为了钱学森选择攻读博士学位的学校。

1936年10月，美国加州理工学院的几位年轻人在他们的导师冯·卡门的指导下，成立了火箭研究小组，并开始进行一系列具有划时代意义的火箭工程实验，次年，只有25岁的中国留学生钱学森作为第五位成员加入了这个小组，担任“专职”数学家和理论家。1944年，在加州理工学院火箭研究小组的基础上，美国“喷气推进实验室”（Jet Propulsion Laboratory，JPL）正式成立，冯·卡门担任主任，钱学森担任火箭研究理论组组长。

▲ “JPL”实验室外景

时至今日，钱学森对JPL的贡献也没有被忘记。在他诞辰时，SpaceX公司曾专门发推文，祝这位JPL的创始人生日快乐。

指导中国科大力学系火箭小组

1956年，钱学森回国后受命组建国防五院，面临的最大难题是人才匮乏。为培养新兴尖端技术科学的新型人才，钱学森参与了中国科学技术大学的创建，并亲自担任力学和力学工程系（1961年5月更名为近代力学系）系主任。从培养目标的制定到专业的设置，从教学计划的编写到教师专家的聘请，从课堂教学到学生的课外活动，钱学森事必躬亲。

在中国科大任教期间，钱学森亲自为力学系学员开设一学期的《火箭技术导论》，为教授该课程，钱学森专门编写了中国第一本高等院校航天专业基础教材（后定名为《星际航行概论》正式出版），课程共计45学时。他从星际航行的角度来介绍火箭技术，尤其着重讲解其中与力学系相关的部分，使得学员能够对火箭技术有一个全面的理解，了解自己的专业在当时我国“两弹一星”事业中的具体位置。另外，他尤其注重培养学生的学习习惯，强调力学作为一门定量的科学，尤其是火箭的设计丝毫马虎不得。

钱学 森继承了老师冯·卡门的理念，十分重视对学生创新、创造能力的培养。钱学森认为“一个技术科学工作者的知识面必然是很广阔的……不仅仅是知识广，而其他还必须要能够灵活地把理论和实际结合起来，创造出科学根据的工程理论。”因此，他满腔热情地支持学生的课余科研活动，有些活动想必是受到了曾经在加州理工学院留学时的启发，其中以力学系火箭小组最为典型。

力学系火箭小组是一个完全由学生自发组织，老师自愿指导的“科研小组”。1958年10月，中国科大力学系几名学生为响应学校“教学、生产劳动、科学研究”相结合的教学原则，自发成立力学系火箭小组，拉开了试制小火箭的序幕。

火箭小组初创时期十分艰苦，同学们一方面有着不轻的课业负担，另一方面也给自己提出了很高的科研目标。没有试验厂房，就新搭建几间简易活动房；没有经费买书，就“开夜车”抄录油印后分发给大家阅读学习。解决了硬件缺失的问题后，几位成员凭借一腔热情，以试验为主、理论猜测为辅的方法进行小火箭研制。大家齐心协力，在入校百天内，就将自行设计、加工的小火箭发射到约5000米的高空，并在校报上刊登了《模型火箭上了天》的文章。

▲ 1959年初，火箭小组成功试制了全重1.5kg，有效载荷100g，使用高度2000-3000m的科大“4C”型人工降雨火箭。

钱学森适时地参与并指导了火箭小组的工作。当他了解到小火箭的设计和加工情况后，他十分高兴地开玩笑说：“你们的路子走对了，简直是发了科学洋财”。对于如何改进设计，钱学森在给小组成员的一封长达两三页之多的回信中认真解答了一些问题，并提出中肯的改进意见。钱学森也曾多次与火箭小组成员座谈，无论是在简易房还是系办公室，他都悉心指导小火箭的研发和研制工作。

▲ 钱学森与火箭小组座谈

在钱学森的指导下，火箭小组从初期的以上天、打得高为目标，逐渐转为重视科学实验与科学分析，小火箭也从最初的“试验成功”发展到了成批生产。1960年前后，小火箭的研制已经较为成熟，钱学森建议火箭小组与中国科学院地球物理研究所人工控制天气研究室及中央气象局合作，以小火箭为运载工具，把降雨催化剂带到云中炸开散播，用来人工降雨或增雨，或者用于消除冰雹。1959年12月30日，火箭小组又试制成功5500-6000m的科大“704II”型二级火箭，将小火箭推向了新的高度。中央气象局等单位认可了火箭小组的成果，成百支地向学校下订单以购买这些小火箭。

这些工作被写进了校史。在《中国科学技术大学大事记（1960年）》中记载有“从6月至今，我校力学和力学工程系及应用地球物理系的同学，在北京市八达岭进行了13次催化暖云降雨的试验，取得了初步成效。”

“工程师不是科学家。工程师不仅要掌握基本科学知识，还必须具备设计新的硬件的独创能力。工科院校若对这种双重要求没有足够的认识和鼓励，就是教育上的失职。”是冯·卡门的座右铭，钱学森将冯·卡门这一理念继承并发展，力学系火箭小组正是这一理念的“继承者”，这些“继承者”在各自不同的岗位上，为中国的国防建设鞠躬尽瘁，将技术科学的种子播撒。

注：

1.1967年9月11日，钱学森在返回式卫星方案论证会开幕式的讲话中，首次提出了“航天”这个新名词：“人类在地球大气层之内的飞行，叫作‘航空’，在地球大气层之外的飞行称为‘航天’。”

2.钱学森在MIT的硕士导师王助是波音公司的总设计师，但他却被禁止进入测试场地，王助因此愤而辞职回国。

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