火箭专家钱学森

    钱学森（1911年12月11日－2009年10月31日），浙江杭州人，已故中国空气动力学家。曾经担任美国麻省理工学院及加州理工学院教授，为中美两国的导弹和航天计划都做出过重大贡献。被誉为“中国航天之父”和“火箭之王”。

    1929年秋，钱学森入国立交通大学机械工程系铁路门，攻读蒸汽机车工程。1934年毕业于国立交通大学。8月，赴南京中央大学参加清华大学庚款留美公费生考试。10月成为20名留美公费生之一。

    1935年，在清华大学导师空气动力学教授王士倬指导下到南京的航空工厂和南昌的航空学院进行为期一年的实地考察，决定未来留美的学习方向。王士倬原毕业于美国麻省理工学院，建议钱学森入麻省理工学院进修空气动力学。

    1935年9月，钱学森等20名庚款留美公费生，从上海搭乘杰克逊总统号轮船，赴美国西雅图。

    1936年获得美国麻省理工学院硕士学位后，到加州理工学院求见空气动力学权威西奥多·冯·卡门教授，征求进修意见。冯·卡门建议钱学森入加州理工学院研究院进修。同年秋，入加州理工学院研究院，师从冯·卡门。

    1938年-1941年间，钱学森和冯·卡门多次合作，发表重要论文《可压缩流体的边界层》[9]、《球面壳在外压下的屈曲》。

    1939年获得加州理工学院博士学位。八月发表重要论文《可压缩流体的二维亚音速流》[11]阐明压力修正公式，后被学界称为钱-卡门公式。因对空气动力学的研究作出重大贡献位列“美国陆军航空兵上校”，是当时美军最年轻的上校。

    1940年加入加州理工学院火箭研制组，研究火箭固体燃料、结构屈曲等课题。

    1940年参与风洞研制；发表论文《高速气流突变之测定》。1943年发表论文《论风洞的汇聚风斗之设计》。

    1943年美军情报部探知德军正在德国境内建立大规模的火箭发射基地，火速拨款成立加州理工学院喷气推进实验室，下设弹道、材料、喷气、结构四组。钱学森任喷气研究组组长，成为世界知名的火箭喷气推进专家。

    1944年美国国防部聘冯·卡门为美国空军顾问，草拟未来20年美国太空研究的蓝图。冯·卡门特约钱学森到华盛顿参加他领导的国防部科学顾问小组。1944年冬，钱学森辞去在加州理工学院担任的各项职务，到华盛顿参加国防部科学顾问组。

    1945年4月，美国国防部派遣以冯·卡门为首、团员包括钱学森在内的调查组，飞往德国，询问德国火箭科学家。钱学森亲自询问德国火箭科学家包括沃纳·冯·布劳恩、鲁道夫·赫曼。冯·布劳恩应钱学森的要求，写出书面报告《德国液态火箭研究与展望》。钱学森还视察隐蔽在不伦瑞克市郊松林中德军绝密的戈林空气动力学研究所和德国其他地方的风洞，撰写多份报告。冬，钱学森由助教晋升为副教授。

    1946年发表论文《超等空气动力学，稀薄气体力学》，主编《喷气推进的新天地》论文集。八月，应聘麻省理工学院，辞去加州理工学院和喷气推进实验室所有职务。

    1947年晋升为麻省理工学院正教授。9月，与声乐家蒋英在上海结婚。

    1949年10月应聘为加州理工学院正教授，并出任加州理工学院古根海姆喷气推进研究中心主任，领导美国太空火箭的研究。同年设计了一种12马赫高超声速火箭飞机，即“钱学森弹道”。

    1949年10月中华人民共和国在成立后，钱学森向美国移民局曾提出了入籍归化的申请，但钱学森夫人蒋英认为钱不可能提出加入美国籍。但由于当时冷战开始，加上1950年美国麦卡锡主义盛行，反共思想高涨，而联邦调查局又从美国共产党的文件中发现钱学森曾与周恩来特使接触以及参加过共产党外围组织的一些活动。于是驳回其入籍申请，并禁止其参加机密工作。钱学森无法继续他的研究。两星期后钱学森先告知学校其去中国探亲数月之意愿，学校并无异议且愿意配合。但是当时海军部次长丹·金波尔知道后，认为以钱学森涉及美军机密工作之深，在当时中美苏关系恶劣状况之下，应设法劝阻其访中为宜。联邦调查局仅凭钱学森早年参加过的共产党组织社交餐会出席人士名单，指控他在入籍申请中故意否认曾加入共产党外围组织不报。司法部藉“伪证”罪吊销他的机密工作许可并将他驱逐出境。美国司法部于于1950年8月30日将钱学森临时收押在特米诺岛监狱里15天。由于加州理工学院的不懈努力和抗争，钱学森很快被取保候审。为了确保自己人生自由得到合法保障，钱学森重金聘请纽约市知名辩护律师Grant Cooper代表出庭，与美国移民局展开了长达5年的法庭斗争。金波尔知道司法部的行动后也表示震惊：“我的意思不是要逮捕他，太可怕了，他不是共产党，我们不应当监禁他。”“这是这个国家干过的最蠢的事。他不是共产党正如我不是共产党，而我们强迫他离开了。”

    钱学森的上诉案件直到1954年才被判败诉。在上诉五年期间，钱学森只能涉及一些基础学科的研究与教学。联调局认为钱学森所知的机密信息五年后就会变得过时而没有用处。他在这段时间里完成了工程控制论的研究。钱学森后来幽默地说，“不让我做研究，我会在这里（用手指头）发展”。在中美关系正常化后，钱获颁杰出校友奖受到加州理工学院邀请，但却因本人当初离开美国时立誓不再踏入美国领土和回美政府递解出境令仍然有效而无法入境。该奖项后于2001年由加州理工学院好友法兰克·马波（Frank E. Marble）教授及夫人送达钱学森家中（马波教授於1955年钱学森离美时亲自去洛杉矶港口送行）。航空周刊在提名钱学森为2007风云人物的专文，对这段历史的记述也大致吻合。

    还有一种钱学森回中国的说法。1955年，在中、美政府长达几个月的日内瓦双边会谈之后，钱学森被美国政府释放，用以交换在朝鲜战争中被俘的美国飞行员。9月17日，钱学森登上了美国总统轮船公司（American President Lines）的克利夫兰总统号（Pres. Cleveland）经香港于10月8日折返中国。

    1956年与钱伟长、郭永怀等创建、主持中国科学院力学研究所，为首任所长。

    1956年10月，钱学森受命组建中国第一个火箭导弹研制机构，并任该机构（国防部第五研究院）院长，指导计画协调技术。1958年开始研制航天运载火箭。

    1958年与中国科学院同事共同倡议并参与创建中国科学技术大学，次年8月加入中国共产党。

    1960年“东风一号”近程地地弹道导弹发射成功。1965年人造卫星工程开始实施，1970年4月，中国第一颗人造卫星“东方红一号”发射成功。

    1967年冯·卡门在1967年出版的自传中，特辟一章：“钱学森与红色中国”。冯·卡门对钱学森的评语：“美国火箭领域中最伟大的天才之一，我的杰出学生”。

    钱学森先生的论著有《工程控制论》、《物理力学讲义》、《星际航行概论》、《论系统工程》、《关于思维科学》、《论地理科学》、《科学的艺术与艺术的科学》、《论人体科学与现代科技》、《创建系统学》、《论宏观建筑与微观建筑》、《论第六次产业革命通信集》等。

应用力学

    钱学森与冯·卡门合作进行的可压缩边界层的研究，揭示了这一领域的一些温度变化情况，创立了卡门——钱学森方法。与郭永怀合作最早在跨声速流动问题中引入上下临界马赫数的概念。

喷气推进与航天技术

    从40年代到60年代初期，钱学森在火箭与航天领域提出了若干重要的概念：在40年代提出并实现了火箭助推起飞装置（JATO），使飞机跑道距离缩短；在1949年提出了火箭旅客飞机概念和关于核火箭的设想；在1953年研究了行星际飞行理论的可能性；在1962年出版的《星际航行概论》中，提出了用一架装有喷气发动机的大飞机作为第一级运载工具，用一架装有火箭发动机的飞机作为第二级运载工具的天地往返运输系统概念。

工程控制论

    工程控制论在其形成过程中，把设计稳定与制导系统这类工程技术实践作为主要研究对象。钱学森本人就是这类研究工作的先驱者，是工程控制论创始人。

物理力学

    钱学森在1946年将稀薄气体的物理、化学和力学特性结合起来的研究。1953年，他正式提出物理力学概念，主张从物质的微观规律确定其宏观力学特性，改变过去只靠实验测定力学性质的方法，大大节约了人力物力，并开拓了高温高压的新领域。1961年他编著的《物理力学讲义》正式出版。现在这门科学的带头人是苟清泉教授，1984年钱学森向苟清泉建议，把物理力学扩展到原子分子设计的工程技术上。

系统科学

    钱学森对系统科学最重要的贡献，是他发展了系统学和开放的复杂巨系统的方法论。

思维科学

    人工智能是国际上的一大热门，但学术思想却处于混乱状态。在这样的背景下，钱学森站在科技发展的前沿，提出创建思维科学（noeticscience）这一科学技术部门，把30年代中国哲学界曾议论过，有所争论，但在当时条件下没法讲清楚的主张，科学地概括成为思维科学。比较突出的贡献为：

    1、钱学森在80年代初提出创建思维科学技术部门，认为思维科学是处理意识与大脑、精神与物质、主观与客观的科学，是现代科学技术的一个大部门。

    2、钱学森主张发展思维科学要同人工智能、智能计算机的工作结合起来。人工智能的理论基础就是思维科学中的基础科学思维学。研究思维学的途径是从哲学的成果中去寻找，思维学实际上是从哲学中演化出来的。他还认为形象思维学的建立是当前思维科学研究的突破口，也是人工智能、智能计算机的核心问题。

    3、钱学森把系统科学方法应用到思维科学的研究中，提出思维的系统观，即首先以逻辑单元思维过程为微观基础，逐步构筑单一思维类型的一阶思维系统，也就是构筑抽象思维、形象(直感)思维、社会思维以及特异思维（灵感思维）等；其次是解决二阶思维开放大系统的课题；最后是决策咨询高阶思维开放巨系统。

人体科学

    钱学森提出用“人体功能态”理论来描述人体这一开放的复杂巨系统，研究系统的结构、功能和行为。他认为气功、特异功能是一种功能态，这样就把气功、特异功能、中医系统理论的研究置于先进的科学框架之内，对气功、特异功能的研究起了重大作用。

钱学森在美国期间的科研成就

    1936年10月 钱学森转学到加州理工学院，开始了与冯·卡门(von Karman)教授先是师生后是亲密合作者的情谊。同年，钱学森参加马林纳领导的火箭研究小组，在冯·卡门指导下，与马林纳等一起研究火箭发动机的热力学问题、探空火箭问题和远程火箭问题等，并参与了美国早期用可储存液体推进剂的几种试验性火箭，如1945年“女兵下士”探空火箭和后来的“下士”导弹研制工作。

1938年 钱学森与冯·卡门合作进行的可压缩流动边界层研究，揭示了即使一个运动的热体与外界冷空气在某一飞行马赫数时有相当的温度差，对物体的冷却仍逆变为加热。这是由于空气受压缩，温度升高和边界层传热率增加的结果。钱学森和冯·卡门给出了发生这种逆变的马赫数计算公式。

1939年6月完成了在加州理工学院的博士论文工作，论文为《高速气动力学问题的研究》等4篇，取得航空和数学博士学位后，任加州理工学院航空系的助理研究员。同年，钱学森发表了关于可压缩液体二维亚声速流动的研究结果，冯·卡门在1941年发表了关于空气动力学中压缩效应的研究成果。他们对翼上的压缩作用，共同提出了一个更普遍一些的修正，不用扰动很小这一假设，而且基于经过他们所修正的流动方程的另一种线性化，使它能应用于高速流动特别是应用于计算作用在翼型上的诸力。卡门·钱学森方法能给出某一速度范围内的满意结果。

1940年 由于王助的推荐，钱学森成为成都航空研究所的通信研究员，写了一篇题为《高速气流突变之测定》的专论，刊登在该所报告第二号。从1940开始，钱学森与冯·卡门合作，对飞机金属薄壳结构非线性屈曲理论的研究取得了一系列成果，包括外部压力所产生的球壳的屈曲，结构的曲率对于屈曲特性的影响，受轴向压缩的柱面薄壳的屈曲，有侧向非线性支撑的柱子的屈曲，以及曲度对薄壳屈曲载荷的影响等。

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    对钱学森先生的评价是有争议的。他在中国大陆“大跃进”时期曾撰文“粮食亩产量会有多少”，论证了粮食单产可以及大幅度提高。在他的晚年，他又成为了“百科全书式的科学家”。“然而，专家毕竟只是在专业范围之内的行家里手。钱学森在专业之外的种种见解，有的引发争议，甚至遭到激烈的批评”。