10月8日,首次会议在共和街3号巴比康主席家的客厅召开。圆形的会议桌上是如山的比萨饼和不少速溶咖啡。梅斯顿的铁钩握上笔,会议开始了。
“亲爱的委员们,”巴比康主席首先发言,“我们的事业与弹道学密切相关,并且弹道学是门伟大的学问,那优美的抛物曲线令世人惊诧,而我们的事业就是将它完善到最无瑕的境地。也许,我们在第一次会议中应该探讨即将接触的机械问题才合乎逻辑思维。但是,经过反复思索,我觉得我们应该先解决炮弹问题,因为大炮的体积和形式必须根据炮弹的体积来决定。如果先盲目地造大炮,可能会得不偿失。”
“我也想说几句。”J.T.梅斯顿打断主席的话吼道。
委员们允许他发言,因为他也是美国制炮业不可低估的专家。
“尊敬的委员们,”梅斯顿感慨至深地说,“主席把解决炮弹问题放在首位,确是英明之举!这颗前所未有的炮弹将带着我们良好的祝愿,去完成它那神圣的职责——联系月球居民。可以这么说,主创造了万物和宇宙,但我们——优秀的美国人却创造了炮弹——迄今为止,人类所能达到的最辉煌的战绩,和造物主所差无几。因为天空的星辰,说真的,和我们发射的炮弹没什么两样。只不过它们的速度决定在上帝的手里;而地上,最快的莫过于炮弹了。”
激情的演说家也许是太渴了,用铁钩子拿起一杯咖啡倒进嘴里,又扔进去一块比萨饼。看来,他确实花费了不少力气。
“现在不是抒发情怀的时候,”巴比康主席唤醒陶醉的委员,“还是进入正题吧!”
“欢迎之至。”委员们说道,然后把半份比萨饼塞进嘴里。
“通过剑桥天文台的回信可知,”主席说,“炮弹必须达到每秒12000码的初速度。为了慎重起见,还是先回顾一下目前炮弹达到的最快速度吧!摩根将军,你是否可以给我们提供些相关的材料呢?”
在内战期间,摩根将军是试验委员会主席,完全掌握着这方面的资料。
“这些已深深地存在我的脑海里,”将军骄傲地说,“现在我来提取一下。道格林炮弹的射程是500码;而哥伦比亚那半吨重的炮弹射程是6英里,初速度是每秒800码……”
“这难道是目前炮弹所能达到的最高速度吗?”主席打断将军的话头说。显然,巴比康主席对此很不满意。
“但事实如此。”将军回答道。
“太可惜了!”J.T.梅斯顿秘书很伤心地说,“如果我的臼炮没爆炸……”
“但它却爆炸了,你要面对现实。”巴比康主席打断他的话头,冷冷地说,“现在,我们要立足在每秒800码这一初速度上,还要将它提升20倍。但对于如何将它提高到那样的速度,下一次会议具体研究讨论。大家应该注意,本次会议重点讨论炮弹的体积。迄今为止,所有的炮弹体积都达不到我们的目的。”
“为什么?”少校不无惊讶地问道。
“其实很明显,”J.T.梅斯顿立刻说,“炮弹只有足够大,月球居民才会注意。我是说,假如月球上真的有人类的话。”
“你说对了一点儿,”巴比康不无赞许地说,“但还有一个更为重要的缘由。”
“您指的是?”少校很沉不住气。
“我是说,发射炮弹后我们的工作并没完成,我们还应该关注它抵达后的情况。”巴比康的双眼闪烁着兴奋,有点激动地说。
“天啊!”摩根将军和艾尔费斯顿少校惊呼起来。
“镇静点,亲爱的委员们。”巴比康冷静从容地说,“如果我们不这样做,实验又能达到什么效果。”
“但是,这颗炮弹必将硕大无比,可能吗?”少校提醒道。
“非常有可能,少校先生,如此沉不住气,可不太好。”巴比康解释说,“通过科学杂志,你们或许也有所耳闻,光学仪器正在飞速发展。望远镜已可以把物体放大到6000倍,可以把月球的距离缩短到40英里的地方。但这已足够了,在这个距离之内,人的肉眼可以看清一个直径达到60英尺的物体。”
“您的意思?”摩根将军问道,“您不会是想让炮弹的直径达到60英尺吧?”
“不会。”
“那您想怎么样?”
“其实做法很简单。你们应该知道,如果提高放大镜倍数就会降低清晰度。而月亮不过是一面反光镜,它的光线不足以再提高清晰度。”
真是一番狗屁不通的言论,但就当时的文明程度而言,实在是不易了。
“您是想把月亮变得明亮?”
“只有如此,如果我们能更多地获得月光,不就可以成功地提高放大倍数了吗?”
“假如我们把望远镜放在一座高山上,不就可以达到预期的效果了吗?”
“对此,我不敢苟同。”少校说道,“但您的这个办法可以将月球放大多少倍?”
“放大48000倍。这样已完全达到效果了——将月球的图像拉到望远镜5英里之内,而此时,直径9英尺的物体完全可以看清楚了。”
“那么,”J.T.梅斯顿叫喊道,“我们将制造9英尺直径的炮弹,真是个伟大的创举!”
“请允许我请教一下,”少校插话道,“这颗炮弹将重……”
“可爱的少校,”巴比康打断他的话头,回答道,“就炮弹的重量而言,我们的祖先做过很多令世人惊叹的奇迹。但现在呢,我们只在乎炮弹的射程和杀伤力,将重量大大地减轻了,真是令人羞愧!假如我们朝这方面发展,完全可以把25000磅的炮弹发射出去。”
“显然如此。”少校略一沉思,回答道,“但是,你准备用什么金属做材料?”
“显而易见,用铸铁。”摩根将军立刻回答。
“但是,”少校又质疑道,“体积已确定,而重量与体积又成正比,这颗炮弹将会远远超过25000磅。”
“如果它是实心的,肯定会很重;如果是空心的,就不会太重了。”巴比康主席说。
“谁见过空心的炮弹?”少校惊叫道。
“但只有如此,”巴比康说,“一颗直径9英尺的实心炮弹重约20万磅以上,很显然,这个重量太大了。为了保持炮弹的稳定性,我们应该造一颗重约2万磅的空心炮弹。”
“那么炮弹壁多厚呢?”少校问道。
“如果遵循惯例,”将军回答说,“一个直径9英尺的炮弹至少需2英尺厚的弹壁。”
“实在太厚了,”巴比康说,“注意,这颗炮弹并不是为了射穿钢板,弹壁的厚度只要能够抵抗气体的压力就行。聪明的秘书先生,请你告诉我们,9英尺直径、重2万磅的铸铁炮弹壁厚是多少?”
“非常容易的。”执委会秘书眼睛转了几圈,铁钩手在桌上画了几下,然后说道:“弹壁仅2英寸厚。”
“这够了吗?”少校质疑道。
“很明显它不符合条件!”巴比康主席回答。
“那怎么办呢?”艾尔费斯顿少校有点沮丧地说。
“用别的金属行吗?”秘书问道。
“用铜吧。”摩根说。
“那会更薄。我建议用一种最棒的金属。”
“什么?”少校问道。
“铝。”主席平静地说。
“铝?”主席的三个同事不约而同地惊呼出声。
“用铝是无可置疑的了,同事们。铝像银子一样洁白,像金子一样永恒,又具有铁的坚硬,铜的易熔。它不但可以轻易地提炼出来,而且分布极广。它最大的优点,就是轻便,比铁轻三倍。上帝创造这种金属,似乎是特意为我们制造炮弹而准备的。”
“明智的主席,”少校问,“铝的制造成本如何呢?”
“在以前,它非常昂贵,”巴比康说,“但是,现在它每磅仅值9美元。”
“即使9美元一磅,”少校反驳道,“这个价钱也不菲呀!”
“别害怕,亲爱的少校,我们决不会缺钱的。”
“采用铝制的话,这颗炮弹重多少呢?”将军问。
“采用铝制炮弹,一个直径为9英尺,壁厚为12英寸的炮弹仅重19250磅,完全符合我们的需要。”
“但是,一个炮弹将要花费17320美元呢!”少校不无忧虑地说。
“我非常清楚,但对于我们这项伟大的壮举而言,这实在不是什么大问题。现在,我的同事们,对于铝炮弹还有什么疑问吗?”
“使用铝炮弹,我们非常满意。”主席的三位同事不约而同地说。
至此,第一次会议圆满结束。毋庸置疑,发射铝炮弹已成定局。
7 大炮构造
这次会议上决定发射如此巨大而又沉重的炮弹,引起的反响是难以形容的。胆小一点的人刚一听说,就瘫软在地,浑身发抖。但大多数的美国人却在想,什么样子的大炮才能使其发射出去?究竟能否达到预期的初速度呢?大家都在争辩不休。
10月9日晚上,执行委员会的第二次会议召开了。在四位委员的激烈讨论中,开始解决大炮的问题。
“热心的委员们,”主席立刻切入正题,说道,“今天我们讨论的问题是,制造一个什么样的大炮才能发射那颗硕大无比的铝炮弹,主要考虑大炮的长度、形状、构造及其重量。我非常清楚地知道,会有很多困难,但为了我们神圣的事业,我们必须战胜它们。另外,强调一点,各位必须做到知无不言,言无不尽。在美国,决没有干不成的事,我们将勇往直前。”
“首先,让我们来看看在空中飞行的炮弹会受到什么阻碍。它受到两种不同性质的力:外界阻力和地球的引力。但它们受力的方向均向下,均阻碍炮弹飞行。如果炮弹受到平衡力,它将在惯性的作用下,永远地运动下去。”
“现在我们来分析一下这两个力的情况吧!在处理事物的矛盾时,必须先抓导致事物的主要矛盾。在炮弹问题上,空气的阻力可以忽略不计,它那无足轻重的影响决不会造成祸患的。现在就只剩地球的引力了,也可以说成是炮弹的重量,二者并没有太大的区别,从剑桥天文台的答复可知,炮弹的重量和距离的平方成反比。普通物理学告诉我们,当物体作自由落体运动时,第一秒钟末的速度为每秒5英尺。假如在月球上空作自由落体运动时,它第一秒钟末的速度为二十四分之一英寸。在月球上,我们完全可以忽略那点距离,认为它静止不动。因此我们必须想方设法克服地球引力。用什么办法呢?只有给它一个足够大的推动力,迫使它达到失重状态。”
“这正是问题的关键所在。”少校颇有同感地说。
“确实不易,”主席感慨地说,“但机械制造将解决一切问题。因为我们所需的初速度取决于大炮的推动力,而大炮的推动力又取决于炸药的多少和大炮的长度,而火药的数量完全取决于大炮的抵抗力。所以,我们今天要攻克大炮体积的难关。迄今为止,最长的大炮也不超过25英尺,而我们即将采用的大炮将使同胞们望而生畏。实践告诉我们,我们制造的大炮炮身必须极长,从而可以增加炮弹下面气体的膨胀程度。但应适可而止,炮身过长了也没什么好处。”
“确实考虑得周详。”少校说,“在如此的情况下,应注意的一般规则是什么呢?”
“一般情况下,大炮的长度是炮弹直径的20~25倍,其重量是炮弹的235~240倍。”
“这远远不能够满足要求。”J.T.梅斯顿不假思索地高喊道。
“我和可敬的秘书想法相同。实际上,假若按这个规则,直径为9英尺、重量达2万磅的炮弹,其炮身仅有225英尺长,重达480万磅。”
“这太可笑了!”J.T.梅斯顿嘲讽道,“新式的手枪也快比它大了。”
“确实滑稽!”巴比康主席说道,“基于此,我建议铸一尊炮身长达900英尺的大炮。”
虽说将军和少校经历过无数的大风大浪,但还是被惊呆了。继而两位委员又提出几个反对意见,可是建议在执委会秘书的热烈拥护下,最后还是被采纳了。
“但是,主席阁下,”少校问道,“炮膛壁厚为多少?”
“壁厚72英寸。”主席简洁地回答道。
“这么沉重的大家伙放在炮架上吗?”将军问。
“这的确是个很妙的主意,那会更有意思啦!”秘书吼道。
“但是事实上却行不通。”主席严肃地说,“我提议把炮身铸在地上,然后用铸铁箍紧。最后用石头和水泥将它牢牢地固定住,从而分散发射后的后坐力。炮身和炮筒铸好后,再把内腔面仔细地磨平,使其变得光滑。这样就会减少摩擦,火药全部的膨胀力将变成推动力。”
“我有一个极其低级的疑问,”艾尔费斯顿说道,“这门大炮要不要有螺旋腔呢?”
“不需要。”巴比康一口否定道,“为了达到最大的速度,决不能要螺旋腔。”
“我有同感。”沉默很久的少校说道。
会议的讨论极其伤神,为了保持良好的精神状态,因此委员们决定休息一会儿。四个人开始向食物发起进攻,动作就像给大炮装炮弹一样麻利。
吃饱了,喝足了,会议又开始了。这次是讨论用什么材料,各位委员争论得非常激烈。
“热情的朋友们,”巴比康说,“请大家注意一点,用于铸炮身的金属的性能必须要韧性大、硬度高、耐高温、耐腐蚀、不氧化。”
“这是众所周知的事。”少校接着说,“鉴于我们使用的金属数量之多,选择起来肯定会很容易的。”
“既然如此,”摩根说,“那么我提议用目前最好的合金材料来铸造这门大炮。合金是由紫铜、锡和黄铜合成,比例依次是100∶12∶6。”
“先生们,”巴比康打断话头说,“确实,这种合金是最理想的材料。可是就目前而言,一者是价格不菲,再者是制造技术跟不上。所以,只有放弃合金了。但如果采用质优价廉的铸铁,少校,你不会有异议吧?”
“这不失为一个好主意。”少校回答道。
“实际上,”巴比康满意地点点头,接着说,“铸铁不但比青铜价廉,而且容易熔化。只需浇铸在砂模里就行,操作迅速,既省钱又省时间。此外,它的质量也令人推崇。大家都应该记得,内战期间,铸铁大炮每20分钟就发射1000发炮弹,却无丝毫损坏。”
“但是,铸铁好像太脆了。”将军唠叨着。
“的确如此,但是它有很大的抵抗力。它决不会炸开的,我保证。现在,请聪明的秘书计算一下,内口径为9英尺,壁厚为6英尺的大炮需多少铸铁?”
“请稍候,马上就好。”梅斯顿说。
像昨天会上一样,没过多久,他便大声地宣布道:
“这门大炮共用铸铁68040吨,若按每磅2美元计算,将要花费2510701美元。”
主席的三个同事听到结果,都非常不安,默默地注视着巴比康。
“别担心!先生们,”主席说道,“我们的钱柜决不会缺少这几百万美元的。”
得到了主席的这番保证,并约定明天晚上继续召开第三次会议之后,委员们便回家了。
8 火药问题
大炮的体积一传出,造成的影响是可想而知的。大炮的体积和炮弹的体积都已确定下来了。于是,大家都在迫不及待地关注着执委会对火药问题的决定。
街头巷尾都在谣传说火药是14世纪由修士史华兹发明的,并且他为这一伟大的发明献出了生命。但是,这些中世纪的传说已不攻自破了。实际上,火药并不是某个人发明的,它直接源于“希腊火”,是由硫磺和硝石组成的,在那个时代,很少有人清楚它那强大的内部能量。
2磅重的火药约1升,但它燃烧时将产生400升气体,这些气体在2000度的高温下,占据4000升的空间,即火药的体积仅占它燃烧后产生的气体体积的四千分之一。因此,人们完全可以想象,4000升气体被压缩成1升时,它的推动力将会多么惊人!现在,大家清楚了这点,才会明白执委会的委员们对这个问题是多么慎重!
在南北战争期间,艾尔费斯顿少校是主管制造火药的。因此,第二天晚上开会的时候,首先由他在会上发言。
“尊敬的同事们,”这位出色的火药专家说道,“我先罗列一些无可争议的数据,作为我们讨论的基础。首先,发射一颗24磅的旧式炮弹需要16磅火药……”
“确实准确吗?”J.T.梅斯顿打断他的话问道。
“绝对准确。”少校说,“‘安姆斯强炮’需75磅火药就可以将800磅的炮弹发射出去;而罗德曼的‘哥伦比亚炮’只用了160磅的火药就把一颗半吨重的炮弹发射出去,并且射程达到6英里,这些事实是无可置疑的,大炮俱乐部的火药委员会的会议记录上,由我亲自填写的这些数字。”
“的确如此。”摩根将军证明道。
“现在,”少校接着说,“从这些数据我们可以发现点什么?那就是火药的用量并不随炮弹的增重而增加。例如,发射24磅的炮弹需要16磅火药,换句话说,一般情况下,普通大炮所需的火药相当于炮弹重量的三分之二。然而这个比例并不是固定不变的。大家也许早就发现了,如果按那个比例计算,一颗半吨重的炮弹将需要333磅火药,而事实上,仅用了160磅火药。”
“你说了如此之多,想表明什么呢?”主席不耐烦地问道。
“假若将你的理论发展到极限,我的同事,”J.T.梅斯顿不无嘲讽地说,“当你的炮弹足够重时,根本不用火药就可以发射了!”
“看吧!梅斯顿先生总是那么风趣,甚至在如此严肃的事情上也开玩笑。”少校回敬了他一句,接着说,“不过请你放宽心,你那炮手的自尊心会得到满足的。我罗列的那些数据只想表明,战争期间发射炮弹时所用的火药用量仅占炮弹重量的十分之一。”