前段时间，亚马逊创始人贝佐斯进行了太空旅行，完成了飞天梦想，而在他之前，英国的理查德·布兰森，也乘坐自家公司维珍银河的飞行器“升空”，飞到了距地球86.1公里高的“太空”，最终安全“回家”。

从布兰森创办维珍航空，到贝索斯的蓝色起源，再到马斯克的SpaceX，在推动太空领域的商业化的同时，首富们争相迈向了儿时的梦想。

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航空技术是21世纪的重要议题，但在21世纪剩下的时间里，会有很多今天尚在萌芽阶段，甚至还没有出现苗头的科技成就，我们无法将它们列举出来，今天谈论50年后的科技，也难以做出准确的判断。实际上我们的眼光也只能看到10年，至多20年之内的事情，并且人类通常会高估1~5年的科技进步速度，而低估10~50年的发展水平。

从我们今天的需求出发，根据已有的技术积累，沿着能量和信息所提示的方向看，至少在航空领域，我们继承梦想，又试图开创属于人类的2.0时代。

人类一直梦想像鸟一样飞行。从中国古代的风筝，到古希腊人制造的机械鸽，从文艺复兴时期达·芬奇设计的飞行器，到明朝陶成道用爆竹制成的火箭，都反映出人们对飞行的渴望。但是，没有科学基础的尝试是难以成功的。

1505年，在研究了鸟类的飞行特征之后，达·芬奇写出了航空科学的开山之作《论鸟的飞行》一书。17世纪，意大利科学家博雷利研究了动物肌肉、骨骼和飞行的关系，他指出，人类没有鸟类那样轻质的骨架、发达的胸肌和光滑的流线型身体，是无法像鸟类那样振动翅膀飞行的。也就是说，各种模仿鸟类飞行的努力都不可能成功。

18世纪，科技理论成果和工业革命让真正的飞行成为可能。波义耳和马略特等人的科学研究成果表明，热空气体积大、质量小，可以上升，而纺织工业的发展又带来了更轻巧、更结实的布料，这两件事情促成了热气球的诞生。1783年6月4日，法国的孟格菲兄弟成功将热气球升上天空。同年11月，他们又进行了热气球载人实验，两位法国人乘坐热气球上升到910米的高空，并飞行了9千米，然后安全降落，历时25分钟。

热气球试飞后不久，人类又开始用氢气制造气球。1783年12月，两名法国人首次乘坐氢气球在巴黎进行了自由飞行。此后，氢气球发展成了自带动力的飞艇。

1893年，德国著名的飞艇大师斐迪南·冯·齐柏林开始设计大型硬式氢气飞艇，并在1900年试飞成功。齐柏林飞艇长达128米，直径11.58米，艇下装有两个吊舱，可乘5人，采用内燃机驱动，可以远距离飞行。齐柏林的飞艇成了当时最有实用价值的民用和军用飞行器。最成功的齐柏林伯爵号飞艇一共飞行了100多万英里（约160万千米），在1929年8月完成了环球飞行。

直到二战前的1937年，飞艇一直在航空工业中占有重要位置。不过，这一年的5月6日，当时最大、最先进的兴登堡号飞艇在横跨大西洋的时候起火焚毁，造成飞艇上37人死亡，飞艇从此退出了历史舞台。在这之后，虽然热气球作为观光工具还在被使用，但不再是交通工具。

飞机的出现则比飞艇晚得多，因为飞机的比重远远大于空气。要想让这样的飞行器升空并持续飞行， 难度远超过把比重小于空气的飞艇送上天。

实现可控制的飞行必须解决三大难题：升力的来源、动力的来源和可操纵性。这些问题并不是哪个发明家能一次性解决的，而是经过了三代发明家共同努力才逐步解决。

第一代发明家以“空气动力学之父”、英国的乔治·凯利为代表，19世纪初，凯利受到中国竹蜻蜓的启发，从理论上设计了一种直升机，它只存在于图纸上，不可能实现。凯利随后又试图模仿鸟类，设计振翼的飞机，再次失败了。后来他认识到，鸟类的翅膀不只是提供动力，还提供升力。更重要的是，他发现空气在不同形状的翼面流过时产生的压力不同，从而提出了通过巩固机翼（而非振翼）提升飞行升力的想法。

凯利不仅是一个理论家，更是实践者。他一生尝试了多次飞行实验， 并在1849年，用一架三翼滑翔机，实现了人类历史上第一次载人滑翔飞行。凯利对自己的研究工作都有详细的记录，特别是留下了论文《论空中航行》，成了航空学的经典。在这篇论文中，凯利明确指出，升力机理与动力机理应该分开，人类飞行器不应该单纯模仿鸟类的飞行动作，而应该用不同装置分别实现升力和动力。

第二代飞行器发明家以德国的奥托·李林塔尔为代表。和凯利不同，李林塔尔更善于实践，他是世界上最早实现自带动力滑翔飞行的人，也是最早成功重复进行滑翔实验的人。不幸的是，李林塔尔在一次实验中丧生了。

第三代发明家莱特兄弟，与凯利和李林塔尔相比要幸运得多。他们出生得足够晚，有凯利的理论，有李林塔尔的实践，还有奥托的内燃机；他们出生得又足够早，飞机还没有被发明出来。当然，光靠运气是制造不出第一架飞机的，莱特兄弟在理论积累和工作方法上不仅全面超越了他们的前辈，也超越了同时代的人。

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莱特兄弟虽然是自学成才，但是系统学习了空气动力学，有着扎实的理论基础，而且做事情非常严谨。在飞机的设计上，莱特兄弟最大的贡献是发明了控制飞机机翼的操纵杆，从根本上解决了飞机控制的问题。至此，制造飞机的三个关键技术都具备了：升力问题被凯利解决了，动力问题被奥托解决了，控制问题被莱特兄弟解决了。

1903年12月17日，莱特兄弟在美国西海岸小鹰镇成功试飞了自行研制的飞行者一号。从此，人类进入了飞机时代。

但是，在阿波罗计划实施50年之际的今天，人类并没有在载人航天领域取得什么突破性的进展。2018年2月，SpaceX（美国太空探索技术公司）的重型猎鹰运载火箭成功发射，让很多人又一次燃起了登陆火星的激情，一时间这件事成了关心科技的中国读者热议的话题。

对于SpaceX的重型猎鹰运载火箭技术，中外航天专家都不看好。但是，SpaceX创始人马斯克的另类航天思路，倒是给了各国政府支持的航天机构一个启发，即能否回收火箭，通过重复使用来降低火箭发射的成本，让航天变得有利可图，从而得到长期可持续性的发展，而不是像阿波罗计划那样做一些象征意义大于实际意义的事情。

人类探索太空的意义非常重大，除了满足好奇心，从长远来说，还需要为人类找到地球的备份系统。当今地球上的能源、环境问题已经岌岌可危，探索未来的生存空间是一个大的命题。但是目前星际旅行对于人类自身来讲是难以完成的任务，因为在地球上进化了上百万年的人类并不适合长期在太空生活，而移民到哪怕是条件和地球很相似，离地球距离不算太远的火星，都不是一件容易的事情。按照阿波罗计划的思路进行载人火星飞行是无法现实的，人类必须在能量利用和信息利用上有质的飞跃，才能实现这个任务。

载人航天在被各国放在了科技战略中不重要的位置还有一个原因，因为远程通信、人工智能和机器人技术的发展，使得很多原本需要人完成的任务可以由机器人完成了， 比如火星的早期探测。如果人类在未来真的会亲自到火星探索，就需要先搭建供人类居住的火星站，这件事也将交给机器人去完成。只要人类掌握可控核聚变技术，星际旅行的能量将不是问题，因为在太阳系内，有足够多可供核聚变的氢元素供我们使用。

在人类大航海时代，从欧洲到美洲早期的殖民者，如果没有当地原住民的帮助是无法生存和立足的，而在未来的大航空时代的星际探索中，或许那些被人类事先派去工作的机器人，将扮演太空移民时代原住民的角色，而我们则将真正意义上开启人类2.0时代。

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《给孩子的科技史》

作者：吴军

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