液体金属

交通工具的演进变化

发布时间:2023/2/21 0:16:00   

假舆马者,非利足也,而致千里;假舟楫者,非能水也,而绝江河;君子生非异也,善假于物也。

交通的通俗含义一般是指人员和货物在不同地区的位置转移。鸟可以在天空飞翔,鱼可以在水中游动,斑马在草原奔走,蚯蚓在泥土中蜿蜒爬行,人类虽然也可以慢走、快跑、匍匐前行或者在在水中作短暂泅渡,但是借助不同的工具和方法例如提供助力和承载货物的牛马车船飞机等,以及建造相应的道路运河、码头站点、能量和燃料补给以及维修维护等辅助支持,人类超越了自身的本能和形体局限,因而得以在海陆空等不同的环境中穿越和快速移动。

步行是人类基本的移动方式和作为生物的本能,这有赖于肌肉骨骼等人体器官和构造的正常运转。初生的婴童只能爬行,高龄的老人则可能需要拐杖、轮椅或别人的搀扶。步行可以使人通过一步一个脚印的日积月累而到达千里之外,在偏远和地形复杂的地区,例如崎岖的山地,茂密曲折的林地,人们的出行主要或者只能依赖步行,虽然辛苦,但却是在此种条件下最灵活高效的方式。奔跑虽然可以加快移动速率,但却受限于心率、耐力和能量的消耗而难以持久;泅渡可以使人们越过水流的阻碍,但皮肤并不适合长时间的水中浸泡,而且在寒冷的季节或水域,人体将会快速流失体温和热量。为了弥补人体的局限,人们发明了脚蹼、潜水服来保护自己或更适于水中停留,并尝试使用特殊材料和电力驱动的外骨骼来帮助减缓人体承受的重量,使人们可以轻巧负重远行却大幅避免疲劳和损伤。

除了独自步行和负荷行囊包袱,人力还用作很多简单运输,如用担架来转移和急救垂危病人或危急伤员,又如俄罗斯画家列宾的名画《伏尔加河上的纤夫》记录的纤夫通过纤绳拉动河水中的船前行。而通过小推车,简单的推拉就可以转移搬运数倍于体重的物品。中国古代的轿子,从专属于帝王和达官贵人,慢慢流行于婚嫁迎娶,也是通过人力抬动行走。而清朝末年和民国时期,遍布上海街巷的黄包车,则主要依赖于车夫的奔跑拉动,是描述那个时期的小说和电视电影难以忽略的风景。自行车作为一项伟大的发明,也是由人力推动,它结构简单但却广为流行,新的交通工具不断涌现,但是它却经久不衰,不仅免遭淘汰消失的命运,而且随着共享单车的热潮,反而愈发受到欢迎和吹捧,它的出现,是一个不断改进和创新的过程,从最初的两个轮子和固定的车把,到改进为充气橡胶轮胎和可活动转向的车把,再到脚蹬、车刹和链条传动等关键和辅助部件的设置,它凝聚着许多人的勤勉和才思。另一种依赖人力的交通工具是人员划动的简易船只或者竹筏,如果是顺流而下,则会有轻舟已过万重山的轻松惬意,但如果逆流而上,不仅要付出加倍的辛劳,而且更会不进则退。在中国的西南山区,因为大江大河以及深沟险壑的阻隔,人们绕行穿越的方式在于利用两岸的高低落差,通过绳索滑行。通常来说,为了互相通行,人们用砖石堆砌或者在山岩刻画出阶梯,也修建了各式各样的古老桥梁。

有一则寓言故事,猴子和大象都想吃对岸树上的果子,猴子无法过河,大象则无法上树,双方协商后,大象驮猴子过河,猴子上树摘果,它们都吃到了果子。这个故事看似温馨美好,自然界也确实存在着许多互利共生的例子,例如人体肠胃内的细菌微生物可以帮助消化食物,犀牛鸟啄食犀牛背上吮吸血液的虫子,但是自从人类驯化了猪狗牛羊等动物,它们遭受到的恐怕是奴役和被利用更多一些,除了提供给人类食物和穿着的毛皮,某些动物在交通方面发挥了重要的作用。如果要成为人类的助手,它们必须具备某些基本的特性,例如要有相当的智力能够理解和记忆人类简单的指令,有一定的方向感,在力量方面更为矫健,或在听闻嗅探等方面能够弥补人类的迟钝,或者能够适应特殊的炎热和寒冷的环境,可以被驯服或者至少不对主人产生人身安全威胁等。

马是最广泛和悠久使用的骑乘和拉运动物,它具有负重前行的耐力,也具有长途奔走的快速机动,马的眼睛外凸于两侧,使它具有除了马尾之外接近度的宽广视野,这种好处也伴随着局限,即缩小了两只眼睛的视野重叠部分而不利于立体定位。它像青蛙一样,容易感知动态的变化,而对静止的影像相对麻木。得益于灵敏的嗅觉、听觉和夜间感光能力,它能够辨识路途并先于主人察觉前方潜在的危险。它在田间帮助农人耕作,它拉动马车带着乘客在街巷穿行,它载着战士征伐四野八荒,它伴随商旅到达遥远的外乡异邦。另外,所谓“人中吕布,马中赤兔”,“千里马常有,伯乐不常有”,“路遥知马力,日久见人心”…,也许马是收获人类最多赞誉的动物之一,而且人们通常乐于将自己类喻为马而不觉得羞耻侮辱,“龙马精神”、“马到成功”则反映了人们对于正面美好愿望的憧憬期待。为了方便驾驭和骑乘舒适,缰绳和马蹄铁是不可或缺的,独自骑乘还需要配以马镫和马鞍,在古代的战争中,也有为马披上铠甲形成重装骑兵,追求一种坚固及势不可挡的威慑。在春秋战国时期,马车的多少也是衡量一个国家实力的重要指标,例如百乘之国、千乘之国及万乘之君,当时的战车主要是轻便机动的两轮构造,有三名乘员,居中者是负责驾车的御,指挥和远程射杀的车左及近程交锋的车右,除此之外,战车的四周也可能有步兵跟随做突击防护。后来,马拉战车的军事应用逐渐减少,更多见于帝王的巡游外出和古代的日常交通,其中的代表无疑可以参考秦始皇陵的青铜马车和英国皇室的豪华马车。

牛也被大量用于日常交通,但是由于行动迟缓,敏捷度稍差而更擅长负重,它更多是拖运货物和在农田劳作,像老子那样西出函谷关遁世远游选择骑乘青牛则不多见,故而增添了些许神奇飘逸。在不同的地理环境中,牛的种类差异会更大些,比如在中国,西藏地区是习惯于高寒缺氧的牦牛;北方平原地区是适应寒暑冷热变化和健壮多劳的黄牛;而在水系交错的南方,水牛则因其亲近水源的特性而广受重用。

驴子和骡子也是交通上用处较多的动物,南美洲则使用其独有的羊驼,西藏的大昭寺相传是山羊驮土建成,泰国则有着利用大象帮助劳作和取悦游客的悠久传统,据说驯服这聪明和喜欢漫步森林的动物的过程往往充满了冷酷残忍。在非洲和亚洲的沙漠地带,气候干燥缺水,千篇一律的环境使地形方位多变难识,风中弥漫的风沙和昼夜剧变的温差考验刺激着心理和耳目口鼻等感官,植被的缺乏也意味着食物无法及时补充,骆驼却可以在其中展示其卓绝巧妙的生存技能,它体内储存的水和食物及能量可以分别供它生存3周和1个月,另外,其厚实的皮毛、特殊的睫毛、鼻子、耳朵和脚掌等身体构造完全是为了应对沙漠而生,加上它强大的负重能力,无怪乎被称作沙漠之舟。在西伯利亚、阿拉斯加和加拿大接近北极的地区,经常有成群的雪地犬拉动雪橇努力奔行,雪地犬被选作主要的交通运力,不仅在于其能够适应冷酷的冰天雪地,更在于其体型和生理构造完美结合了力量、速度和耐力的平衡,除了兼具忠诚勇猛和护主本能,更可将陷落冰雪的风险由尽可能多的轻巧且可互助的犬只来分担。驯鹿也可以拉动雪橇,它的优势在于载重更多,但是需要给驯鹿准备专门的干草,也许还需要专门的照料,而狗却可以共享人类的食物残余并且具备更顽强的生命力。

人类乘船驰骋江河湖海有着悠久的历史,相关的证据可以追溯到百万年前的史前时期,灵感来源或许是落水后无意中抓取到浮木得以生还,或许是看到落叶在水面的漂动。最初的船只就地取材,用圆木、树皮、芦苇和竹子做成的筏,或者挖空树干中间的独木船,或者在用兽皮包裹这些船筏形成皮艇,人们也逐渐学会用木板制作了容积较大和乘坐更舒适的平底船,这些船只的移动方式,除了顺流而下,可以用木杆、竹竿、桨板或者明轮通过人力划动,但是人力无法持久,帆船的出现,解决了这种烦扰,起初,人们在船上安装横帆,增强了顺风推动的效果,但对逆风和侧向风则无能为力,纵帆做出了大幅改良,它使人们通过调整帆面与风向的夹角,就可以控制风对帆面的作用力方向,无论顺风或者逆风,都可以借助风势实现快速航行,人们陆续建造了单桅、双桅、三桅和多桅帆船,对风的利用效率不断提高,极大便利了在水域的长途远行,拓宽了人们的活动半径,由于无可比拟的载货量和运输效率,例如大型帆船的载货量通常在千吨级别,相当于上万只马匹的能力总和,在蒸汽动力出现之前,帆船几乎是唯一的远洋交通工具,郑和下西洋,哥伦布发现美洲新大陆,麦哲伦的环球航行,以及声名显赫的加勒比海盗,他们使用的交通工具都是帆船。驾驭帆船,要能够准确辨识风向,快速及时调整风帆,尤其是逆风而行,往往需要朝着目标曲折迂回前进,遇到复杂多变的风暴天气和水流,风帆的存在反而会加剧船体的抖动,甚至有颠覆倾翻的危险,所以就需要水手们齐心协力降下风帆。

木质船体会逐渐被海水浸蚀,附着布满水生动植物,进而增大了与水面的摩擦阻力,减弱了载荷能力和行进速度,缩短了船的使用寿命,为了克服这些不足,日本和朝鲜曾用铁皮、英国海军曾用铜包裹船体表面,不仅使船只变得敏捷,在战争中也变得更能承受攻击。18世纪的海上贸易和殖民国家之间的海战刺激着海洋运输技术的不断改进,蒸汽机促成了轮船的出现,从最初的木质船体过渡到了钢铁结构,用煤和石油燃烧加热水形成的蒸汽为源动力,转动船体两侧的明轮前进,再到改良为深入水下的螺旋桨向前推进,强大的动力可以使轮船的载货量轻易达到帆船的数十倍或数百倍,航行基本不再受制于变幻莫测的风云,而是可以数倍于帆船的速度持续航行,水手们不用忙于在桅杆上爬上爬下去调整风帆,面对逆向的风浪,也有可能不用再躲避和曲折迂回,而是可以迎面而上直达目标。轮船是革命性的海上交通工具,从蒸汽动力演化出内燃机、核动力、电力等驱动方式,轮船的结构可大可小,根据其实际用途可以建造不同的船只,例如远洋货轮可以搭载数十万吨的货物,大型邮轮可以容纳超过近万名游客,潜艇可以在水下数百米航行,而作为军事用途代表的航空母舰则可以搭载近百架飞机,快艇的时速可以达到上百公里,远洋渔船可以离岸航行更远、捕获量更大而且可以配备冷藏加工装置,也有油轮专用于液化石油和天然气等的远洋运输,破冰船可用于冰冻水面的航道开辟,诸如此类,新材料、新加工技术和新的需求使轮船的用途广泛而专业。深海潜水器也是工业时代的产品,尤其是其壳体的强度要能够承受水下几千米的水压,如美国的阿尔文号,中国的蛟龙号和俄罗斯的和平号,其作用不在于交通运输,而在于对大洋底部的地质地貌进行勘察,因此它们的体积均是浓缩和小巧,只能搭载容纳2-3人,在指定地点从轮船由绳索投放到水下,用电力驱动在水下做小范围的移动,配以机械手臂进行外部的取样和探查。除了钢铁作为船体,为了缩减船体重量和在抵御海水的腐蚀,也会选取价格稍显昂贵的铝合金,而由于钛合金的密度轻、深海耐压、耐腐蚀以及适合隐藏行踪的无磁特点,苏俄也曾不计代价制作了钛合金外壳的潜艇。非金属的合成纤维材料更多应用在于小型船只,如快艇、游艇等,其结构坚固等同或可超越钢铁,但是密度却只是钢铁的1/5左右,耐腐蚀性好,加工灵活,其造型不仅更加美观,流线外观也会大幅减少水阻和风阻。

海洋贸易的繁荣,船只运输的货物数量远远超过马车的能力,港口码头急切需要全新的运输形式突破其与内陆连接的瓶颈,把蒸汽机作为牵引动力用在陆地交通,火车就应运而生了,因为其庞大的体量和动能,它需要专门的轨道进行导引。最初的火车因为使用煤炭或木柴作为燃料,经常有火花闪烁或从设备窜出,故而得名至今。在人们尝试发明火车的初期,曾经让它与马车赛跑,虽然因为故障而落后,但是火车的强劲动力和加速表现还是给人们留下了深刻印象,此后,随着经验教训的积累和工程人员的不懈努力,人们逐渐改进完善了锅炉、烟道、汽缸,轴传动、轨道、灯光和鸣笛等主要和辅助的设备设施,世界上第一条铁路线从利物浦延伸至曼彻斯特,它代表着火车这一新兴事物在工程技术方面的结晶,虽然全长仅有56公里,但它首次采用了标准轨距,开凿了世界上第一座城市地下铁路隧道,建造了专用的路桥,开创了通过沼泽等其它特殊地理地形的解决办法,这条铁路建成之后,可以将停留在利物浦港口的埃及棉花运送到曼彻斯特的纺织工厂,同时将工厂的纺织成品回返至港口装船起航,由于来往快速便捷、载货量大而且成本低廉,很快取代了先前的运河航运,经济效益日渐凸显,得益于这一成功的示范,铁路建设在英国如雨后春笋,仅仅过了二十年,英伦三岛的铁路里程就达到超过上万公里。随着顾客和现实的需求,逐步添加了原本没有的座位、餐车、卫生间和卧铺等现在认为是理所当然的布局。自从揭示了电的奥秘和妙用,人们就思索用电力牵引列车,起初使用电池,但是因为蓄电能力太弱而作罢,替代办法是持续不断的从外部向其输送动力能源,德国的西门子发明了通过架在高空的电缆直接给机车供电,而英格兰地区的则是在火车轨道上再另加一条轨道专做供电之用。电力铁路由于以电力为动力来源,避免了蒸汽机车的噪音及空气污染,另外,由于电动机的起步和加速较快,可以缩短列车运行时间,增加班次密度,伦敦地铁首先做出将蒸汽机车改造为电力机车的尝试。在日本开发出新干线之后,中国的高速铁路则以后来者居上的姿态而日益引人注目,它们都在运营里程、客货投送效率和乘坐舒适性能上成为了全球的典范。电力普及之前,在更大的范围,则是内燃机车逐步替代蒸汽机车的过程,蒸汽机是通过燃烧燃料将热能传给水,将水煮沸转化为水蒸气进而推动活塞做功;而内燃机则是燃料加热空气后,膨胀的气压直接推动活塞做功,故而内燃机的热效率比传统的蒸汽机成倍增加,它的运行只需要可循环利用的冷却用水,没有蒸汽机车对水的大量消耗,节省了大量的空间和繁琐的操作。又由于电力更便于长距离传导和启停控制,火车的内燃机车,通常是利用机车上柴油发电机发电,再由牵引电动机带动车轮转动,因此,可以把大多数内燃机车看做是自带发电机的电力机车,它可以行驶在电力、水源缺乏的地区。其它种类的轨道交通包含磁悬浮,它通过电产生的磁力使列车漂浮在设置有磁铁的导轨行进,因为消除了机械摩擦,因而可以更平稳、速度更快捷,超级高铁也是磁悬浮的一种,其特点在于行驶的轨道处在近乎真空的密封管中,极大弱化了地面和空气阻力,不仅消减了天气和地震的不良影响,而且可使其以超声速迅捷前行。可以将地铁和轻轨看作是传统和新兴列车的简易版本,其主要用作城市内部和城际的人员输送,其动力几乎全部是电力供应,它既可以在地面运行,也可在地下隧道以节省空间和消除噪音。

在陆地上,火车的核心优势在于载运量,相应的成本低廉,而不断提升的速度则也为其保持了持续的吸引力,但由于其自身庞大的体量,以及对专用线路的依赖,使其很难覆盖所有的地面需求,汽车则以其灵巧来去的自由度弥补了这一不足。相对于蒸汽机的笨重庞大,汽车是内燃机不断改进过程中的产物,当卡尔本茨将他发明的汽油内燃机安装在三轮马车,世界上的第一辆汽车就诞生了。随后福特的T形车则推动了汽车行业的革命,这款车使用流水线和通用的标准化零部件来进行批量加工制造,生产效率因而大幅提高,也避免手工制作的误差和低效,这些革新使得汽车更具模块和个性化的选择,也便利了维修维护,汽车变得结构简化、驾驶方便和可靠耐用,马车逐渐被替代而成为怀古的消遣。生产成本的下降可以使T形车的售价仅有同类车型的三分之一,再加上福特带头慷慨增加工人的工资,汽车不再高端稀有,而逐渐在中产阶层流行开来。随着汽车的普及,相应的辅助设施陆续开工建设,二战以后,美国艾森豪威尔总统的高速公路计划20年完成6万公里、中国自年开工30年间已建成的高速公路超过13万公里。汽车具有千差万别的外观,除了符合基本的照明和信号、启停加速和转向等需求,动力来源是化石燃料的汽油柴油和天然气、或者油电混合、植物提炼的乙醇、压缩的氢气或者充电之后的蓄电池,因而也导致结构和部件设备的不同,即使使用相同燃料,车体设计也会因为用途产生重大差异,有专做家用的轿车,有娱乐运动的跑车,有兼具客货两用的皮卡和旅行车,有专门做载客用途的客车,有集装箱拖运的重型卡车,也有军事用途的水陆两汽车。除了利用橡胶轮胎行走,为了提升在崎岖坎坷地貌的抓爬,增大与地面的接触以更好分布自身的重量,同时防御和应对损毁破坏,坦克和大部分的工程车辆以履带形式滚动行走。摩托车是两轮或者三轮的机动车辆,以其轻便灵活、迅疾快捷而受人喜爱,它通常使用汽油作为动力源,而受益于蓄电池容量的增大,普通人也更多使用操控简易的电动摩托。

在纵向维度,砖石台阶、绳梯和木梯可以帮助人们登高望远,或者下抵深壕,而电梯则提升了人类居住建筑的高度,它与摩天大楼相伴相生,它利用液压承载轿厢直接升降或者用电动机通过线缆拖曳轿厢来实现升降,液压电梯可负荷较大承载,免除了维护更换绳索的麻烦,有更高的安全性,但它的美中不足在于运行速度慢、提升高度有限,故而只有小范围的应用。绳索拖曳式电梯可以平稳快速升至百米高的楼层,但是跟随升限幅度的是相应的绳索长度及其累加的重量。简而言之,如果将电梯的位移倾斜或者水平放置,并进行贴地或者悬空放置,也就成为了扶梯、观光缆车或者自动步行道。

热气球最先帮助人类实现在天空飞行的梦想,空气和水一样都有密度,比它们轻的物体都可以在上面漂浮,气球主要依赖它内部的气体密度小于外部而向上飞升。孔明灯即是简易直观的热气球模型,它通过燃烧蜡烛来加热灯笼内部的空气,热空气密度变小推升灯笼慢慢飞起,而热气球具有同样的原理,这也符合其名称的由来。氢气等低密度气体的发现,及其分离制备方法的获得,人们也尝试直接向气球内部填充这些气体来实现飘升上浮,升降的方式在于控制加热的快慢强弱或者气体的充放,气球的下方连接吊篮来承载货物和人员。热气球可以到达超越万米的高空,但是随着高度的上升,首要应对的挑战是寒冷和低压缺氧等生存条件变化,因而需要配置防寒保暖和呼吸供应的专门装备。由于无法直接操控运行方向,没有自带的推进动力,只是随风飘翔,能否到达目的地取决于对气球高度的调控以选择风力风向适合的气流。

飞艇是热气球的改良升级版,它的名字显示其承载着人们渴望像徜徉大海那样游弋天空。飞艇通过在内部填充低密度气体从而向天空飞升,它的造型是梭子状,与热气球相比,它加装了主要提供水平动力的推进装置,以及控制方向和起稳定作用的尾翼结构。另外,高空飞艇通常在艇内安装辅助气囊,其作用在于当飞艇越升越高,可以泄放它内部的气体来缓解飞艇与外部稀薄空气的压差以防止爆裂和控制高度。飞艇的构造本身如巨大的横截面积等决定了它速度缓慢,也容易受到风向的影响,但是它也有独特的吸引力弥补不足,例如无需专门的滑翔升降道路和场所,悬空时间可以长达数周、数月甚至数年之久,而且由于消耗极少的燃料,因而几乎不会产生噪音和污染,在能效和环保方面格外引人瞩目,因此人们也有考虑用它来取代一些卫星的通信和监测功能,在几乎没有气流运动的平流层,飞艇也许可以安静平稳像晴空里的白云那样从容来去。

如同庄周梦蝶,很多人也曾梦到过自己通过拍动双臂就可以飞向天空,也许文艺复兴时期的达芬奇曾做过同样的梦,或者起码是怀有这美好的向往和憧憬,大多数人会回想并保有片刻的陶醉,在古代,有人尝试用鸟的羽毛制作翼状结构,期待获得鸟的飞翔能力,但是几乎没人能像达芬奇那样耐心细致的观视思索鸟的飞行,蒙娜丽莎的微笑已经能够迷倒芸芸众生,但是他的一系列关于扑翼机、旋翼机、固定翼飞机和降落伞等飞行构想的手绘图纸同样让人惊叹,虽然现代人依据图纸制作的实物没能够如愿起飞,但是达芬奇对飞行的理解仍旧闪耀着明亮而深刻的洞察。不同于热气球和飞艇依赖自身轻于空气实现飞升,飞机的密度重于空气,所以平时只能安静的停放在停机坪或机库里,无论如何也无法自动漂浮起来,让一个数十吨、上百吨的重物在空中持续安全飞行,并由人为施加升降、调速和转向等诸多控制,情况显然要更加复杂。

飞机和风筝有很多相似之处,例如放飞风筝前需要跑动,而除了直升机和像鹞式战斗机那样的垂直起降,飞机的起飞通常也需要超越一定的速度,因此要从地面跑道滑翔加速。放风筝需要在微风天气,即适当的气流运动,当风筝在空中翱翔,风不断在它下方飞过,持续将它吹起,所以它可以迎风漂浮,但是这样的气流显然不足以托起庞然大物和沉重的飞机,这就需要通过发动机来提供更强大的气流,这气流产生的升力和推力能够使飞机停留高空并不断前行。

自18世纪末期开始,人们对飞行的热情日渐高涨,最初发明的飞机是简易滑翔机,属于简单的横梁木板结构,没有动力装置,通过人力从高坡向低处跑动俯冲,期待能够扰动气流乘风而起,滑翔距离从几米到几十米不等,在这蹒跚学步的阶段,英国的乔治凯利却尝试总结出飞行的一般原理和飞机应该具备的基本结构,开创了空气动力学的基础,他的推测证明了重于空气的物体也有持续飞升的可能,在他的时代,蒸汽机刚刚问世,显然其庞大的体量直接导致其还无法应用于飞行,如他所说“我的发明无法试验而达到目的的惟一原因,是如何产生一种推进的动力。”乔治凯利也许对探寻众生却终究未能实现的愿望会感到遗憾,但他的确播下了如临终遗言所述的‘智慧的火种’,经由众多先驱的经验指引,以及他们自己的百折不挠,年,美国的莱特兄弟驾驶着安装了发动机的滑翔机飞行了米,这一年也常被称作飞行元年,因为这预示着在空中持续飞行的开始。

两次世界大战加速了飞机的改进和新式发明,当时的飞机主要通过活塞发动机带动螺旋桨产生推力和升力,机身从木质蒙皮演进到金属合金,驾驶员从几乎露天和没有风雨遮挡的简易机架坐进了稍微舒适的驾驶舱,虽然多了可以跳伞逃生的选项,但是枪林弹雨和敌人的炮火才是最直接的威胁。战争促使交战各方研制航程更远、速度更快和高度灵活机动的飞机。当速度接近音速的时候,飞机遇到了音障,被发动机高速扰动的气流就像一堵坚实的屏障挡在了飞机的面前,不仅使它无法逾越,而且往往导致机毁人亡的惨剧。后掠翼和涡轮喷气发动机的出现解决了这个难题,前者是将机翼向后倾斜以弱化气流的阻力,后者则可以提供连续的强劲动力以产生更大的推重比。从外观来看,飞机发生了重大的变化,单就机翼来说,除了长短尺寸、倾斜角度、剖面变化,更多了副翼、襟翼和尾翼的调节功能。风洞在飞机设计中发挥越来越重要的角色,人们用它来测试、分析和评估飞机外形、部件、接合部位和发动机在不同类型气流中的表现,从而寻找最佳的性能组合。就像帆船是大航海的标志一样,有着螺旋桨在机头转动的飞机成了二战天空的特殊印记。冷战也结束了,竞争仍在继续,但交通运输成了飞机最繁忙的工作,除了执行特殊任务和满载货物来回穿梭,全球每时每刻都有数十万人在空中飞行。

大航海开启了在地球这个曲面维度的地理大发现,人们也想看到天空外的宇宙世界,也想从遥远的太空反观我们自己所在的地球,这也许符合人类的心态,既希求外部见闻,也渴望自我感知。火箭是从战争中发展出来的运载工具,它通过燃烧自身携带的固体或液体燃料产生的强大反冲力迅速飞升,因为需要在密闭空间内快速燃烧,也由于脱离地球大气层之后无法由外部供氧,火箭也需要自带氧化剂来助燃。多级火箭即是携带多段燃烧装置,燃料消耗殆尽之后将其脱离放弃以减轻整体重量,它喷着火焰带着探测器、遥感探测或者通信卫星等进入太空,帮助人们拓展自己的耳目界限。火箭也可以把载人的宇宙飞船和航天飞机送入太空,宇宙飞船本质上是一个密封舱,通过自带燃料的喷射反推做轨道调整,返回大气层后,首先由降落伞减速,接近地面时再燃烧喷气实现平稳着陆。而航天飞机与飞船的显著不同在于,进入大气层之后,它能够以飞机的飞行方式返回,然后在机场降落。为了以后向更遥远的太空前进和探索,人们也在近地轨道建立了空间站,可以将它看做是通过搭积木方式建立起来的超大宇宙飞船,它也需要像飞船那样做周期性的轨道调整以避免逐渐掉落和偏航,不同的是,它需要经年累月的停留在太空,它是一个太空中的实验室,评估在太空环境中,不同于地球的物理化学和生物现象,其中包含人体的生理和心理变化,也许这会为人类以后更远的航行积累重要的经验,也许它会是未来漂浮城市和中转供给基地的雏形。



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