一飛沖天不過剎那靈感, 太空飛行竟成終身志業
編譯:陳卓任教於台大物理系三十年, 現退休
本文中要為大家介紹的戈達（R. H. Goddard 1882－1945）是研究太空飛行的先知先覺者。對很多讀者來說，戈達也許是一個相當陌生的名字；事實上筆者雖然在學生時代也曾聽過他的名聲，但對他的 生平和事蹟也是所知有限。在一個偶然的機會裡，筆者從約斯特（E. Yost）女士所著的「Modern Americans in Science and Technology」一書中發現了一篇戈達的小傳，讀後深感斯人傳奇性的事蹟很可以給青年朋友們一些啟示，因此不避譯筆魯鈍之嫌，把原著摘錄改寫以饗青 年朋友們。
在正文之前讓我們先把戈達研究太空飛行的成就作一簡述。
戈達在1914年獲得兩項名稱為「火箭飛行器」的專利，其中提出了利用噴射原理以製造太空飛行器的構想。他在1926年獨力 製成了第一具利用液體燃料推進的火箭並試射成功。其後，他陸續獲得了兩百多種專利。事實上，後來德國發展出來的V-2火箭以及俄國人造衛星的飛行原理，都 是淵源於戈達的專利。戰後幫助美國發展人造衛星的德裔火箭權威馮勃朗（W. Von Braun）曾推崇戈達的發明為「已涵蓋了所有重要的問題」。另一位美國火箭權威潘惴（G.E. Pendray）也曾說：「如果美國政府和民間及早重視戈達的發明和見解，美國在太空競賽中也許早就遙遙領先了，甚至不會有什麼競賽可言了。」戈達少年時 體弱多病，學業成績平平，由一個如此平凡的少年而成長為成功的發明家，其中的歷程是頗發人深思的，亦足以給青年樹立典範。
1882年10月，戈達誕生於美國麻州的伍斯特市（Worcester）, 是從歐洲移民到美國的第九代，家族中產生了好幾位在各方面有傑出成就的人。當他還是嬰兒的時候，他家就遷居到波士頓市，父親在城中經營一家製造機械車刀的 工具店，由於是家中的獨子，而母親因肺結核而長年纏綿病榻，因此戈達在波士頓渡過了孤獨的童年，並且發育成一個瘦弱多病的少年。為此他的學業經常受到耽 誤。17歲時，舉家再搬回伍市，那時他才剛讀完高中一年級，在校成績平平，而且對數學尤具惡感。1899年秋季他又因病而不得不輟學在家休養，但還可以做 一些輕鬆的戶外工作。於是在那年的10月19日，他經歷了生命中一個神奇的轉捩點。
那是一 個天高氣爽的秋日傍晚，他帶著鋸子和斧頭爬上了家後園的一棵櫻桃樹上去修剪枯枝。工作結束後，趴在樹梢上小憩片刻，就在他浸沐於瑰麗的夕陽時，忽然有一股 靈感在他腦海中滋生，而決定了他往後努力的方向，在他的日記裡有這麼一小段：「當我向東方一望無際的原野眺望時，忽然興起一種想法：『如果能夠製造出一種 能飛往火星的東西那該有多妙。而且，如果把它從我立足的草原上放射出去，在它一飛沖天的時候不知道會是怎麼一個光景？』…而下樹後與上樹前的我相比，簡直 是換了一個人似的。我的存在似乎變得很有意義。」戈達在以後的日子裡並不常向人提起這一段神奇的經驗，但是每年10月19日，他總會悄悄地慶賀一番，以紀 念這個對他一生有特殊意義的日子。
那天之後，戈達開始把整個的生命投入在當時絕大多數人認為不切實際的目標上去。他知道要達成目標先要把身體養好，也足足花了 兩年的時間才使身體康復，而能夠繼續學業。他進入伍市南區高中，從高二讀起，並下定決心要把數學和物理搞得精通，這對他而言卻並不是一件容易的事情。剛開 始時他的數學經常發生困難，幸好他遇到了一位良師希爾小姐（Miss Hill），她非常有耐性地開導戈達，終於使他克服了對數學的厭惡感，而漸漸地進入運用自如的坦途。1904年，戈達以出眾的學業成績自伍斯特南區高中畢 業。他亦是該校畢業生年齡最大的紀錄保持人。他以「被認為當然的事物」為題的畢業演說，是以下列警句為結尾的：「昨日的夢想即是今日的希望，亦將成為明日 的事實」（The dream of yesterday is the hope of today and the reality of tomorrow.）
戈達高中畢業後得到部分獎學金而進入伍市工藝學院（Worcester Polytechnic Institute，簡稱W. P. I.）攻讀，在校中他繼續保持優異的成績，且又幸遇良師，物理學教授杜夫（A. W. Duff），使他在物理方面的學識猛進。戈達後來常提到，他的事業得力於良師的教導匪淺。雖然戈達的健康情況還是並不理想，但在學校裡的課外活動卻頗為活 躍。他富於機智而善與人相處，大學四年級時曾被選為學生會主席，負責編輯畢業紀念刊，並經常替程度較差的同學補習數學以賺些外快。戈達不但學科成績出眾， 在實際動手設計製造儀器方面功力亦是不凡，他在大學時代就已開始試驗製造用固體燃料推動的火箭。
戈達以第一名成績自W. P. I.畢業後，應母校之聘擔任講師，並進入同一城內的克拉克大學（Clark University）追隨名師韋伯斯特（A. G. Webster）攻讀理論物理的博士學位。這時他開始發展多階段火箭的構想。1911年獲得博士學位後，繼續留校工作一年才轉到普林斯頓大學做研究員，這 段期間他的工作非常緊張，一方面要做研究所指定的研究計畫（與火箭理論不直接相關），另一方面獨自繼續發展多階段火箭的飛行理論。因此經常不眠不休地徹夜 工作，為時將近一年，終於完成了有關火箭的理論，同時亦做完了研究所指定的工作。
這 樣長期不眠不休工作的結果使他的健康再度崩潰；1913年春天住院檢查的結果顯示他的肺癆已到了不可收拾的階段，醫生告訴他只剩兩個星期可以活了，然而兩 週之後他還是活著，但也只是一息僅存而已。在這一段相當長的期間內，他一直在生死邊緣上徘徊，不過病情終於慢慢地有了轉機。後來他告訴別人說，他覺得自己 死不得，因為還有工作等待他去完成。
1913 年10月，戈達申請了第一件有關火箭的專利，次年5月又申請了另一件。1914年秋季他回到母校克拉克大學擔任兼任教師的工作，此時他所申請的兩個專利案 都已被核准，這也是有關星際飛行火箭最早的兩個專利案。不到一年的時間，他的健康又恢復到可以繼續研究工作的程度，這時他也了解到單靠自己的財力是無法從 事這些火箭試驗的。於是寫了一篇文章，名為「一個到達極高處的方法」（A Method of Reaching Extreme Altitude），其中詳細地說明了他的火箭理論及其發展的可能性，這篇文件現在被認為是航空學上的經典著作。他將這篇文件分別寄給好幾個與科技有關的 機構，希望能引起興趣並資助他的試驗，但文件卻如石沈大海杳無音訊；幸而並非所有機構全都如此，其中之一，即位於美國首府的史密斯松寧學術院 （Smithsonian Institution）終於有了回音；顯然院裡已有人詳細地驗算過戈達的理論，他們並且問戈達大概需要多少錢才能做試驗。雖然往後各國政府動輒耗費上億 的美元來做火箭試驗，但當時的戈達卻只謙虛地提出了五千美元的要求。戈達前後從研究院得到了12,500美元的補助。這機構還在1917年歐戰時，介紹戈 達幫助美國陸軍發展作戰用的火箭。1918年，在歐戰停火的前幾天，戈達曾試射他所設計製造的幾種小型火箭給美國陸軍的專家們看，陸軍當局對此頗為重視， 並且提到要即刻設廠生產及繼續投資發展，但是隨著歐戰的結束，這一切計畫也就被束諸高閣了。
於是戈達又回到克拉克大學執教，這時他已升任為物理學教授，在教學之餘繼續從事火箭的研究和試驗；此後除了數度到美國西南部 去試放火箭外，他都在克大任教。在回到克大不久之後，戈達就結識了當時校長的秘書，也就是往後他的賢內助。這位戈達夫人對丈夫的幫助可真不小：在她的照料 下，戈達的健康狀況日趨良好，同時她還身兼丈夫的秘書和業務經理，又練成一手高明的電影照像術來幫助先生拍攝火箭試驗的實況。此外，伉儷倆在音樂和繪畫方 面亦是同好，在她的悉心照顧下，戈達得以潛心研究而無後顧之憂。
史 密斯松寧學術院在1919年發表了戈達有關太空飛行的論文。其中戈達曾提到，即使是一個中型的火箭，在理論上也可能射到月球。此文發表之後，招來了不少報 章雜誌的抨擊。著名的紐約時報也在專欄中嘲笑戈達，說他連中學裡的常識都欠缺。另一報紙則稱戈達為「月球人」。戈達曾經想更正這些科學記者們的誤解，但不 久就發現這些人對他們自己所寫的東西的最基本原理都不懂，因此只好採取置之不理我行我素的態度。1926年戈達製成了一具約3公尺高、由液體燃料推動的火 箭，並在姑母的田莊裡試放。火箭達到每小時90公里的飛行速度，升空後的落點距原地約60公尺。戈達並沒有把這次試飛的結果公布，但仍照例向他的支助者 （史密斯松寧學術院）報告實況。在試飛的原地至今還豎有紀念碑紀念這次創舉。三年後他又在原地試射了一次，這回，火箭升高30公尺後自動改為水平飛行，飛 了約50公尺後落下。這次試射驚動了附近許多的居民，有人以為是飛機出了事，甚至報警救火。接著報紙上也出現了帶有諷刺性的標題，如「月球火箭沒擊中目 標，差了7991/2英里」，但戈達不為所動。不過他知道不能再在家鄉試驗下去了，而且需要更多的錢才能使他的計畫從昨日的夢想，亦即今日充滿信心的希望，變為明日的事實。但錢的數目卻不是史密斯松寧學術院出得起的。
幸好，這時出現了意外的幫手，他就是林白（C. Lindbergh, 第一個單機飛越大西洋的航空家）。透過林白的介紹，戈達認識了美國航空業鉅子丹尼爾‧古根漢（Daniel Guggenheim），結果他得到了古根漢航空基金會一筆為期兩年的大型贈款，遂得以繼續發展火箭，克大亦准他請假，而能到美國西南部新墨西哥州的羅斯 威爾（Roswell）荒郊去試驗。戈達在那裡設立了一座小型機械工廠，請了四名機械技師幫他製造他親自設計的火箭。1930年底，他們又試射了一次，這 次火箭升空約600公尺，最高飛行速度達每小時800公里。不幸的是古根漢在1930年過世，因此二年期贈款結束後，錢的來源又中止了。戈達只好再回到克 大教書，同時在史學術院的資助下，請了一位技師繼續幹。時值美國經濟大恐慌，即使是有錢人的日子亦不好過，但古根漢家屬的繼承人哈里古根漢（Harry Guggenheim）終又在1934年重新出資幫助戈達的試驗。這段期間內戈達已發展了電波遙控的設備，也發展了利用迴轉器（gyroscope）定向 的技術。
在同一時期內，德國科學家也密切地注視戈達的工作，甚至直接寫信向他討教。他們在德國政府的大力支持下，於1937年設立巨 型的火箭研究中心，研究以液體燃料推動的火箭。1943年的V-2火箭就是這種努力的結果。妙的是在同一時期美國軍方的科技主管卻對此事不聞不問。 1940年5月底哈里古根漢曾經安排戈達與美國陸海空軍當局見面晤談。在戈達暢談他有關火箭工作的成果，並指出可以用來製造長程飛彈之後，美國陸軍的代表 竟說他認為下次的戰爭主要的致勝之器將是迫擊砲。海軍及空軍當局認為，液體燃料的推進器，也許更適宜用在發展短跑道起飛的飛機。於是，他們要戈達從事這方 面的研究。此舉後來被潘惴博士形容為「就如同讓飛馬去耕田一樣」。後來經過戈達的門生，也是貝爾電話實驗室（Bell Telephone Laboratories）一位高級主管的努力推動，美國國防部研究發展部門才漸漸地重視戈達的工作，並了解它的重要性，終於1941年撥款支持戈達的研 究。這時戈達已經59歲了，這種支持真是姍姍來遲矣。
1945年戈達因癌症去世。他一生的遭遇對常人而言，可說是充滿了令人沮喪的挫折，但由於某種內在的稟賦，使他能把十七歲時 神秘的感受，視為終生的志業，不畏艱苦地朝這個目標邁進。這也許就是天才的一種特徵吧。我國古代的先哲也有「志不立，天下無可成之事」的名言，戈達一生的 奮鬥可以被視為是這句名言的一個絕佳例證。願年輕的讀者們三省斯言！
陳卓任教於台大物理系三十年, 現退休
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