安娜·戴明揭示了一位科学家,她发明了燃料,为美国第一颗卫星进入轨道提供动力,但她去世时几乎没有留下任何关于她成就的记录

1957年10月4日,苏联发射了人造卫星。世界上第一颗卫星围绕地球运行了21天,并用地球上任何人都可以收听的哔哔信号来歌唱它的成功。不到一个月,斯普特尼克2号发射升空,进一步扩大了苏联在航空航天技术方面对世界其他国家的领先地位。与此同时,对美国来说,轨道空间火箭仍然遥不可及——他们的火箭技术计划主要集中在军用导弹上。

事实证明,“斯普特尼克”(Sputnik)在冷战期间的科技实力炫耀中意义重大,以至于许多人认为,美国作为科技超级大国的声誉将永远无法恢复。1958年1月31日,美国探险家1号成功进入轨道,这是美国所需要的成功故事,挽救了美国科学和工程的信誉,并使其在太空竞赛中站稳了脚跟。然而,发明火箭燃料hydyne的女人仍然默默无闻,它为改造后的导弹提供了进入轨道所需的额外动力。

玛丽·谢尔曼·摩根(Mary Sherman Morgan)的家人记得她是个“宅女”,坐在餐桌上,经常烦躁地自言自语,手里拿着咖啡、香烟、一副纸牌和一本户外生活杂志——这通常是下一个年度露营假期的灵感来源。她总是很敏锐,但回到她退休前“养家糊口”的日子,摩根的故事揭示了她坚韧的智力和聪明的头脑,帮助美国的航空抱负达到了新的高度。

她故意避开她本可以拥有的名声,当记者出现时,她打电话给保安

摩根出生在北达科他州雷市一个贫穷的大农户家庭。她整天忙于家务和农家杂活,以至于她的父母直到9岁才送她去上学,那时社会服务人员已经赶到,威胁要逮捕她的父母。在教育事业上蒸蒸日上,摩根获得了俄亥俄州桑达斯基一所普通大学的奖学金,攻读化学,但由于为战争做贡献和解决自己日益崩溃的财务压力越来越大,她没有完成学位,在附近的一家武器工厂工作。因此,当她在战后加入Rocketdyne(当时的北美航空公司)时,她不仅要面对人们对她的偏见,因为她是女性,而且还因为她是他们工程部门唯一一个没有大学学位的人。尽管如此,正是在那里,她发明了hydyne,在几乎不可能的工作限制下实现了这一目标。她的任务是开发一种更强大的推进剂,为美国陆军的红石火箭发动机提供额外的动力,但不改变发动机设计的任何方面。

“我认为这是一项了不起的成就,”美国斯坦福大学工程学教授布莱恩·坎特韦尔(Brian Cantwell)说。他在火箭研究方面的工作包括:20世纪60年代为阿波罗任务测试登月舱上升引擎,以及目前与美国宇航局(Nasa)的科学家一起测试的具有竞争力的混合固体-液体火箭推进剂。坎特韦尔说:“我认为她在这款hydyne上的最大成就是弄清楚了如何保持密度的可比性。manbetx手机客户端3.0,列出了燃料必须满足的其他几种化学要求,同时增加了推动火箭的特定冲量。他强调了温度管理的问题,这在20世纪50年代是一个更大的挑战,当时火箭主要是用钢铁制造的,因此比今天的高温镍合金和配套的复杂冷却系统更容易燃烧。摩根的任务是让发动机进入轨道,通过在发动机和喷嘴上循环燃料来“再生冷却”,因此燃料也需要成为有效的冷却剂。

考虑到所有的联锁要求,火箭及其推进剂通常是串联设计的。那么,为什么摩根会像她的同事们所看到的那样,被委托为火箭改装燃料,不仅满足操作要求,还能提高火箭的性能呢?

美国已经在火箭科学领域找到了沃纳·冯·布劳恩。冯·布劳恩在二战期间负责为纳粹研制射程超过300公里的V2导弹。他的专业知识使他在战争结束时处于弱势地位,当时纳粹热衷于抹杀任何可能对敌人有利的情报。幸运的是,美国承认了他的价值,并让他致力于扩展导弹技术的性能。从少年时代起,冯·布劳恩就怀揣着征服太空的梦想,而他进入轨道的最佳机会是他的木星C火箭,其A-7发动机由V2改装而来。发动机以乙醇和水的混合物作为燃料,液氧(称为液态氧)作为氧化剂运行,但尽管动力强大,即使冯·布劳恩和他的团队的专业知识也只能从发动机推进剂中获得足够的比冲,使其达到轨道的93.1%。虽然专注于武器应用,但美国军方对北美航空公司有足够的兴趣,摩根在复杂理论计算方面的声誉使她获得了为火箭寻找更好推进剂的“有毒圣杯”。随着人造卫星的发射,委员会的任务变得更加紧迫。

尽管Cantwell将她的任务描述为“在所有可用的推进剂中进行搜索”,但他补充说,可用的燃料和氧化剂的列表是相当有限的。自早期的太空任务以来,在过去的60年里,火箭推进剂几乎没有什么变化——除了朝着更“绿色”的技术发展之外——而且推进剂的化学成分也没有改变。摩根将注意力集中在燃料方面,这一策略可能与她的主管的建议相悖,尽管当她想到获胜的组合时,他还是很高兴地邀功。

很快就发现,没有现成的燃料可以与液氧一起工作,为A-7提供更大的动力,所以摩根开始寻找可以与不对称二甲肼(UDMH)混合的化合物,以提高其密度和性能。纯肼是一种氮基燃料,具有强大的冲击力,但受限于其相对较高的冰点在2°C左右。对摩根来说很方便的是,苏联人已经设计出了具有相当功率但冰点更低的UH。然而,这种密度并不适用于A-7的油箱容量。摩根偶然发现了二乙基三胺(DETA),它与UDMH混溶,但密度更高。摩根有一个古怪的想法,将UDMH和DETA以60:40的比例混合命名为“bagel”,这样推进剂就会被称为“bagel和lox”,头脑更清醒的军方否决了这一提议,并将其命名为hydyne。

当时关于探险家1号的新闻报道中有大量冯·布劳恩的照片,他被广泛誉为发射美国第一颗卫星的火箭的发明者。尽管没有摩根的燃料,他的火箭不可能到达那里,即使是航空航天专家,也几乎没有人听说过她。部分原因可能在于项目的保密性。二战的保密一直延续到20世纪50年代的冷战,当时紧张局势加剧,麦卡锡主义文化加剧了人们的恐惧。然而,这并没有使冯·布劳恩的贡献受到人们的关注。

正如许多认识她的人所证明的那样,摩根极力保护自己的隐私。“她故意避开她本可以拥有的名声,在工作时打电话给保安生活她的儿子、传记作家乔治·摩根(George Morgan)回忆道,自从母亲2004年去世后,他就一直在执行一项任务,要把她的消失行为从历史史册上抹去。他的舞台戏剧火箭的女孩关于他母亲一生的故事于2008年在加州理工学院首播,他的母亲传记于2013年出版。

在媒体眼中,工程师是无名小卒

尽管他从小就对火箭充满热情,但他一直对母亲的成就一无所知,直到14岁左右,他的父亲(他也曾在北美航空公司工作)在谈话中不经意地发表了评论。“你知道,你母亲发明了发射美国第一颗卫星的火箭燃料,对吧?”他回忆起父亲说过的话。事实上,他的母亲非常善于对她的孩子保守秘密,直到她去世后很久,才有消息称他们有一个在战争期间生的非婚生子女。由于摩根的保密和北美航空公司令人沮丧的记录,当乔治·D·摩根向美国航空公司提交讣告时洛杉矶时报在美国,他们拒绝印刷。根本没有足够的文件来支持这些说法。

当时还有一个明显的性别偏见问题(谁会想把美国的太空荣耀归功于一个女人?),但乔治·摩根(George Morgan)指出了第四个因素。“太空时代的故事大多围绕着宇航员和少数领导者展开,比如吉恩·克兰茨(Gene Krantz)和沃纳·冯·布劳恩(Wernher von Braun)。在媒体眼中,工程师是无名小卒manbetx手机客户端3.0.“比如,你很了解埃隆·马斯克(Elon Musk),但你对他的首席火箭工程师汤姆·米勒(Tom Mueller)了解多少?”

Hydyne没有被用于未来的火箭,当你考虑到每个火箭项目必须满足的外部环境是多么复杂时,这个疏忽就不那么引人注目了。然而,它在“探索者1号”发射中的作用,为美国太空任务的辉煌时代奠定了基础。因此,摩根并没有消失得无影无踪,他留下的遗产应该会激励未来几代的女孩和男孩。

安娜·戴明,英国布里斯托尔科学作家