Otto Winzen 如何让人类进入平流层

来源:strato.com

1783年,约瑟夫-米歇尔·蒙哥尔费耶和雅克-艾蒂安·蒙哥尔费耶兄弟在法国南部上空,在一只热气球的开放式吊篮里放飞了一只绵羊、一只鸭子和一只公鸡。1957年,一种截然不同的气球将美国空军飞行员乔·基廷格送到了10万英尺的高空,执行第一次“Manhigh”任务。基廷格的飞行之所以成为可能,在很大程度上归功于一位名叫奥托·温岑(Otto Winzen)的人,他在气球技术上取得了突破。

现代气球技术的根源可以追溯到瑞士出生的工程师让·费利克斯·皮卡尔(Jean Felix Piccard)。1913年,29岁的他与双胞胎兄弟奥古斯特(Auguste)一起首次乘坐气球升空。二十年后,他领导的研究团队设计了平流层吊舱“世纪进步号”(Century of Progress),该吊舱作为芝加哥世界博览会的一部分进行了发射。吊舱升至近58,000英尺的高度,成为皮卡尔研究宇宙射线和测试液氧系统的平台。

1936年,皮卡尔受邀加入明尼苏达大学航空工程系。一年后,他推出了首批塑料薄膜气球,并开始进行集束气球的实验,这催生了“昴宿星团”(Pleiades)项目:92个气球载着皮卡尔乘坐金属吊舱升至11,000英尺的高度。

皮卡尔开发高空气球系统的尝试引起了奥托·温岑的注意。温岑于1917年出生于德国,1937年移民美国。他在底特律大学获得航空工程学位,并在二战期间被关押了一段时间后,于1945年被明尼阿波利斯的明尼苏达工具制造公司(Minnesota Tool and Manufacturing Corporation)聘为总工程师。

当皮卡尔联系温岑时,温岑正在为海军俯冲轰炸机开发仪器。这位瑞士工程师正在为海军研究办公室(Office of Naval Research)进行一项平流层载人任务,他希望这位德国工程师能协助该项目。该计划最初名为“昴宿星团II”(Pleiades II),后更名为“太阳神”(Helios),其目标是利用一系列赛璐珞气球将载人舱提升至10万英尺。

像任何技术一样,赛璐珞气球有其局限性,这促使温岑和皮卡尔开始寻找替代材料。Saran、尼龙和Pliofilm都失败了,之后两人最终选择了聚乙烯(polyethylene),这是一种在英国开发的超薄且极其坚固的材料,在战争期间用于潜艇和雷达设备的绝缘。建造这种新气球的合同最终授予了通用磨坊(General Mills)。通用磨坊以其早餐麦片而闻名,它在“太阳神”项目启动的1946年恰好成立了一个航空研究部门,并成功招募了温岑担任总工程师。

通用磨坊

在通用磨坊工作期间,温岑开发了聚乙烯气球。第一个气球可以容纳30,000立方英尺的气体,但这太小了;他的目标是建造一个可以容纳20万立方英尺的。但即使是更大的气球,“太阳神”也需要70个集束气球才能升空。吊舱变成了直径7英尺2英寸的铝制球体,壁厚八分之一英寸。由八个部分组成,内部容积为192立方英尺,可容纳两人,其中88立方英尺用于两人,52立方英尺用于科学仪器,其余26立方英尺用于车载设备。简而言之,它太大了,也太重了。

“太阳神”项目从未成功升空。到1947年底,该项目已失去足够动力而被取消。但这项工作并非徒劳。凭借该项目取得的进展,海军研究办公室选择继续进行气球开发,以用于未来的项目。其中一个名为“Skyhook”的秘密项目,旨在利用高空气球探测遥远的共产主义国家的核弹试验。另一个名为“Stratolab”的项目是海军研究办公室和国家科学基金会(National Science Foundation)的合作项目,旨在将载人吊舱送往75,000英尺以上的高度,以便在稀薄的上层大气中进行长时间观测。

温岑为“Skyhook”和“Stratolab”项目建造了气球,但不是代表通用磨坊。1949年,他离开了这家麦片公司,在他的妻子维拉(Vera)的资助下,创办了自己的公司“Winzen Research, Inc.”。他还与美国空军进行了另一项富有成效的合作,时间是在20世纪50年代中期。温岑被约翰·保罗·斯塔普(John Paul Stapp)和大卫·西蒙斯(David Simons)招募,负责建造一个气球和吊舱,能够将一名宇航员送往10万英尺的高空并停留一天。这就是“Manhigh”项目,旨在测试长期暴露在近太空环境中对人类乘客可能产生的影响,为未来的太空飞行做准备。

温岑的公司在20世纪60年代发展良好,但他很快从明尼苏达州搬到了德克萨斯州,并开始将公司部分业务出售给员工。从那时起,事情迅速崩溃。温岑经历了离婚并再婚,但他对该领域的声望也随之下降,最终陷入了深度抑郁。1976年,这位聚乙烯气球的发明者自杀身亡。

在我的书《Breaking the Chains of Gravity》中,我深入探讨了“Manhigh”项目的故事,以及奥托·温岑、约翰·保罗·斯塔普和大卫·西蒙斯(David Simons)的历史。这本书将于2016年1月12日在美国出版。您可以在亚马逊上进行预购!

来源:通用磨坊美国海军历史博客科学怀疑论者委员会Stratocat上的温岑介绍新墨西哥太空博物馆的皮卡尔介绍

 

更多优惠、评测和购买指南

 
我的学术背景是科学史,但我从小就对太空飞行感兴趣,那是在我小学时,我看到了一张两个宇航员在月球上的卡通画。我把七岁时对阿波罗计划的好奇心转化为一名太空飞行历史学家和自由撰稿人的职业生涯。

© .