[物理史] 蘇聯發射第一枚人造衛星進入地球軌道

蘇聯發射第一枚人造衛星進入地球軌道 (Soviets launch First Artificial Satellite into Earth Orbit)
國立臺灣大學物理學系 楊信男教授、蕭如珀
（譯自APS News ，2007年10月）

50年前，1957年的10月4日，蘇聯發射了史潑尼克號 (Sputnik)，這是第一枚人造衛星，震驚全美民眾，開啟了太空時代。

在發射史潑尼克號之前，人類就已夢想了好一陣子的太空旅遊。1903年，俄國的火箭專家齊奧爾科夫斯基 (Konstantin Tsiolkovsky) 由數學證明人造衛星是可行的，然而美國對他的研究卻完全不在意。火箭學在數十年後發展起來，而太空飛行也顛覆了人們的想像。

1952年，國際科學理事會 (the International Council of Scientific Unions, ICSU) 決定舉辦國際地球物理年 (the International Geophysical Year, IGY)。IGY預定安排在1957年7月至1958年12月，共18個月，因為那段時間有關太陽的各種活動會達到高點。「那一年」是一個地球物理科學的特別盛會，安排了許多科學的研究。

國際科學理事會提議以人造衛星執行科學實驗做為國際地球物理年活動的一部分。1955年7月，美國白宮宣布第一個人造衛星計畫，並徵求其他方案。9月時，美國海軍實驗室的先鋒衛星 (Vanguard satellite) 雀屏中選。蘇聯也同時宣佈要發射一枚IGY衛星的計劃。

俄國衛星計畫由柯羅列夫 (Sergei Korolev) 所領導，不過在他1966年過世前，他的名字都被列為機密。柯羅列夫出生於1907年，大學教育訓練他成為航太工程師。他在1930年代研究發展遠程飛彈，1936年因莫須有的罪名而遭逮捕入獄；他被關在幾個集中勞動營好多年，包括古拉格最可怕的其中一個勞改營。第二次世界大戰期間，他和其他的工程師被送到戰俘設計營，受到監禁的工程師在那裡設計軍事用途的火箭。戰後，柯羅列夫從監獄被釋放，繼續研究遠程的彈道飛彈。

1953年，柯羅列夫開始主持R7飛彈計畫，這是第一個洲際彈道飛彈，於1957年8月測試成功。強力的火箭可以將重達1噸多的的衛星發射進地球軌道，計畫好的科學火箭酬載 (後來成了史潑尼克3號) 卻尚未完成，但柯羅列夫一聽到美國的先鋒衛星計畫後，就決心要擊敗美國人，搶先進入太空。因此，他決定進行發射一枚沒有科學裝備，較小型的衛星。蘇聯起先希望安排於9月17日 ─ 火箭專家齊奧爾科夫斯基100週年誕辰紀念日時發射；最後，他們只比預定晚了幾個星期就將第一枚衛星發射至地球軌道。

1957年10月4日，史潑尼克1號發射升空，它大約和一顆沙灘球一樣大小，發亮的鋁合金球體，重184磅，比美國計畫好的先鋒號衛星重很多。史潑尼克號的名字來自俄語「旅行伴侶」，它循著橢圓軌道每96分鐘繞行地球一次，距離地球最近處141.7哩，最遠處為588哩。業餘的無線電操作員很容易在20和40兆赫接收到它所不斷發送出的信號，它一直繞行地球直到1958年1月為止。

這枚發出嗶嗶聲的小球足以嚇壞美國民眾，他們對衛星的發射非常震驚。美國科學家跟蹤它的軌道，收音機和電視播送它的信號。當這枚衛星飛過頭頂時，甚至用雙筒望遠鏡也看得見。美國民眾很擔心，既然蘇聯能發射衛星到太空，那麼他們也能發射配備有核彈頭的飛彈到美國本土。有些人甚至相信衛星正偵測著美國，而它無意義的嗶嗶聲事實上是某種密碼。艾森豪總統試著平息國人，但他的言語卻被視為冷漠、不關心，更加激怒美國民眾。

為了回應民眾對於蘇聯擊敗美國搶先進入太空而引起的恐慌，美國國防部除了先鋒衛星外，還批准了另一個衛星探險家 (Explorer) 的任務。在史潑尼克號第一次發射後約兩個月，美國急忙要證明自己的實力，試著發射先鋒號，但它卻在發射台爆炸了。

美國終於在1958年1月31日成功地發射衛星探險家1號進入太空，探險家1號獲得了國際地球物理年最重要的科學發現之一，即范艾倫輻射帶 (Van Allen radiation belts)，此發現很快地被1958年3月26日所發射的探險家3號所確認。1958年3月17日，衛星先鋒1號發射升空，它僅重約3磅，約為一顆葡萄柚大。

在最早的史潑尼克號發射後不到1個月，蘇聯發射了第二枚史潑尼克號衛星，上面攜帶有生物上太空，是一隻叫做賴卡的狗。1958年5月15日，史潑尼克3號發射升空，上面載有各式各樣的科學儀器。俄國人繼而於1961年4月12日第一次發射載人的衛星進入軌道。

現在有許多的人造衛星繞行地球，在史潑尼克號發射後，美國因害怕失去太空競賽，而有了提升科學和工程實力的動力。美國政府挹注更多經費在科學方面，學校更加注重科學教育，從事科學和工程事業的人也越來越多。今年（2007年）10月要慶祝史潑尼克號50歲生日，太空時代科技創新50周年紀念。

柯羅列夫（Sergei Korolev）
NASA提供

原文刊載於物理雙月刊2015年10月號37卷第5期，感謝楊信男教授同意授權刊載。

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