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我们每天都在一起吃午饭和晚饭。有时候工作繁忙，我们甚至在晚饭后还要回到办公室。我有时会早点走——大约在12点之前。而钱学森却夜以继日，无休无止。常常过了午夜，他的房间还是灯火通明。
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作为一名外国人，钱学森受到了美国政府的审查。1940年，《外国人登记法案》通过，美国政府从而可以更有效地对来自敌国的外国移民加以监控。尽管钱学森来自美国的盟国，但这年夏天，钱学森依然要根据法案规定提交指纹记录，并从移民局处得到一个以A字母开头的身份编号。所有手续于1940年12月2日全部办妥。
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钱学森在不涉密的领域中继续从事空气动力学研究。从1940年到1942年间，钱学森关注的主要是结构屈曲问题。随着在飞行器的设计中金属逐步取代了木头和纤维，而航空工程师们也致力于寻求既轻便又结实的新材料，这个问题正在变得越来越重要。对于工程师来说，精确了解不同材料的局限性和预测最可能发生屈曲问题的结构位置非常重要，只有这样，他们才能有针对性地对这些地方予以加固。
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在两年多的时间里，钱学森撰写了多篇关于球体外壳、薄圆柱体外壳和圆柱结构屈曲问题的论文。其中一些是与冯·卡门和新近从加州理工学院毕业并加入航空系的路易斯·邓恩（Louis Dunn）合作完成的。当工程师们设计飞行器的不同外形时，便可以参照这些理论性的论文作为模板。航空系的同事们清楚地记得，在校园里进行的一项实验证实了钱学森的许多理论预测。根据数学演算，钱学森发现，圆柱状外壳的屈曲模式通常为钻石形状的。为了证实这一发现，他们在航空系大楼的外面，立起了一个10英尺高、直径3英尺的金属圆柱外壳。通过缓慢注水，他们从圆柱内部施加压力。慢慢地，金属外壳开始变形，出现了许多钻石形网格。“确切无疑，理论准确预测到了现实发生的事情。目睹自己的理论通过实验加以验证，钱学森本人也兴奋不已。”加州理工学院校友伯纳德·拉索夫（Bernard Rasof）回忆道。
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钱学森还受邀参与加州理工学院的风洞设计工作。这个风洞可以模拟产生超音速气流。冯·卡门最初向美国陆军航空部提出建造这样一个风洞的设想，但却被驳回。冯·卡门当时的助理、后来曾担任休斯飞机公司首席执行官的艾伦·帕克特（Allen Puckett）回忆道：“他得到的答复是，美国陆军航空部对于建造超音速风洞不感兴趣，因为飞机永远都不可能实现超音速飞行。”接下来，冯·卡门又找到了美国陆军军械部，说服他们，这样的一个风洞对于研究超音速炮弹非常有必要。几年后，帕克特写道：“我永远都不知道他是怎么做成的这笔生意，对于陆军军械部来说，一个风洞就跟脑袋上的一个洞一样，没有任何用处。”最终的结果是，陆军军械部给了加州理工学院1万美元，用于建造一个口径仅为2.5英寸的风洞。3个人参与了这一项目：钱学森负责设计中的数学计算，曾任帕洛玛（Palomar）望远镜项目首席工程师的马克·塞吕里耶（Mark Serrurier）负责机械设计，而艾伦·帕克特负责理论部分，如喷嘴形状设计和性能计算等。此外，他还负责风洞的使用和管理。
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到1942年的时候，他们已经造出了全美第一个可以达到4马赫速度的连续运行的超音速风洞。它是后来帕克特为阿伯丁试验场的弹道研究实验室所设计建造的大型风洞的模型。后者口径为15×20英寸，需要1.3万马力的能量带动，是美国的第一个大型超音速风洞。
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或许是因为从事了这项工作，钱学森在《航空科学杂志》上发表了一篇题为“风洞的收缩圆锥设计”的论文。收缩圆锥形如漏斗，当风从里面穿过时，逐渐缩小的口径会增加风的速度。1942年，钱学森发现，如果圆锥某些部位的曲度过大，便会产生边界层流。如果出口一端风速过高，则风洞则面临压缩震波的危险。在论文中，钱学森给出了一个公式，可以让气流速度低于亚音速风洞中的音速。他在麻省理工学院风洞实验中遇到的问题，此时终于得到了解决！
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1941年12月7日，钱学森被隔离于高级别军事项目之外的状况突然中止。在这一天，来自夏威夷的消息令全美震惊。日本于该日凌晨突袭珍珠港，几乎全歼美国太平洋舰队。依仗技术之利，敌人已经兵临城下，美国再不能靠着大洋的天然屏障而置身事外。美国人立刻作出了反应。洛杉矶严阵以待可能到来的下一次袭击，本地飞机公司则将重要资产转移到内陆，好莱坞的布景师把飞机装配厂伪装成草坪和城市街道。许多美籍日裔和日本移民尽管身为守法的美国公民，但也被送进了集中营。在这种全国紧急战备的氛围下，美国不能再容忍浪费中国科学家的智慧成果了。早在珍珠港事件爆发前，1941年8月，美国司法部就已经将钱学森的移民身份从学生改为访问科学家，从而令其可以继续自己的研究。到1942年，冯·卡门深信钱学森对与美国政府的价值，因此亲自安排帮助钱学森获得加州理工学院军事项目的保密许可证。“我从来都没有对钱学森忠于美国这件事产生过一丁点儿的怀疑。”冯·卡门写道。
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显然，美国政府也这么认为。在例行公事的检查之后，钱学森的保密许可证在12月1日由美国陆军元帅办公室负责内部安全事务的负责人巴特尔（M. S. Battle）上校正式签署通过。现在钱学森可以参与所有涉及陆军、海军、陆军航空部、国防部和科学研究发展办公室的机密合同的工作，接触到他此前不被获准接触的高级别保密内容。1942年，钱学森再度加入马利纳的火箭研究，他们的合作催生了美国第一批军事导弹。
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蚕丝（钱学森传） 9 喷气推进实验室（1943～1945）
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20世纪40年代中期无疑是钱学森一生中最愉快、最成绩斐然的几年。他刚30出头，创造力正值顶峰。在当了4年助教后，钱学森得到了在加州理工学院担任航空助理教授的聘书，1943年秋天，他欣然走马上任。尽管钱学森与中国政府此前签有在美国只多待一年的协议，但此时的中国正依赖美方援助对抗日军侵略，因此并未将此事予以深究。在加州理工学院，钱学森将自己的时间平分为两部分，一半用于教学，另一半则投入到空气动力学和喷气推进的研究上去。正如年轻时代在亚琛大学担任教授的冯·卡门一样，钱学森也要学会在战争时期周旋于学术界、产业界和政府这三者之间。
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整个20世纪40年代，加州帕萨迪纳经历了令人瞩目的迅速增长，以至于商界将这10年称为“奇迹10年”。那是洛杉矶飞机制造业急速膨胀的几年，仅为美国政府就制造了10万多架飞机。光是看一眼统计数字就足以让人震惊：1939年，洛杉矶城里从事飞机制造业的工人不过13300名，到了1941年，就增长到了113000人。那时候，飞机制造业提供了整个城市40%以上的就业机会，对工人的需求大到要雇用童子军挨家挨户地散发招工启事，广播电台和社区布告栏里也充满了这样的宣传：“在飞机制造厂工作，乐趣无穷！”
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在校园中，随处可见战争所带来的变化。根据海军的“V-12人才培养计划”，加州理工学院的本科生人数增加了一倍，造成宿舍严重紧张。每天早晨，起床号将整个校园唤醒，学生们按部就班地做早操、上课、吃饭、接受检查。动不动就来上一场阅兵或操演，蓝色海军制服或橄榄绿色的陆军制服基本上成了校服。一位加州理工学院的校友回忆道：“本科4年毫无花样，没有一点儿搞怪胡闹的空间。”
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阿罗约·塞科河谷也变了样子。5年以前，敢死队的实验基地旁，只有鬼门大坝静静伫立，白色闸门孤零零地迎向破晓前清冷的空气。现在，古根海姆航空实验室与市政当局谈妥，租下了阿罗约·塞科河谷里的7英亩土地，河岸西侧建起了钢筋水泥的高楼，警卫24小时巡逻。钱学森需要持有安全通行证才能进入。干枯的河床一度是敢死队的男孩们欢呼跳跃、摩拳擦掌捣鼓火箭的地盘，现在却成了门禁森严、闲人免进的军事研究基地。
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钱学森没过多久就重新获得了自由出入阿罗约·塞科河谷的许可。走在坑坑洼洼的土路上，钱学森低头就能见到河谷里几栋又小又寒酸的铁皮顶木屋。马利纳几年前曾经占用过其中一栋，另外两栋是新建的实验室，还有一座走廊极其狭窄的办公楼——如果两个人同时打开门走出去，“你很可能被磕掉大牙”，一位建筑师如此回忆道。（建筑早期，房屋严重不足，以至于马丁·萨默菲尔德被迫把自己的汽车当办公室。）山的一侧开掘出了几个实验隧洞，在那里进行液体和固体推进剂的实验工作。从上往下看，这些铺着铁轨和枕木的隧洞呈现出奇特的三角形。
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此前的火箭实验差一点把加州理工学院炸翻。这些隧洞是为了让有关火箭发动机的实验可以在一个安全一点的地方进行。工程师们站在隧洞外，借助望远镜或防弹玻璃后的窥视孔观察实验的进行情况。点火后，火箭发动机开始震颤起来，令整个实验室都为之震动，低沉的轰鸣声淹没了所有的对话，令人仿佛置身于尼亚加拉瀑布旁边。有时候，当爆炸产生的碎片和气流激射到混凝土墙壁和地板上的时候，工程师们会忍不住下意识地向后跳开。“半数以上的时间，火箭发动机以爆炸告终，钢铁碎片喷射得到处都是。”一位当事人回忆道。附近的居民不停抱怨河谷里回荡的奇怪噪音和爆炸声，尽管他们不知道原因。直到战争结束很久之后，他们才知道，在阿罗约河谷到底发生了些什么。
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许多进展发生在钱学森缺席的那几年时间里。火箭小组已经制造出了美国第一台喷气助力起飞发动机（JATO）。实验初期的火箭只是些1英尺长、装有两磅黑色火药的小家伙，它们并不成功，因为喷气助力起飞发动机经常在点火时发生爆炸。后来，杰克·帕森斯发现了其中奥妙：喷气助力起飞发动机必须在完工后马上点火，否则火药中就会形成缝隙。1941年8月的一天，24台喷气助力起飞发动机被火速运往加州河滨镇的马奇机场（March Field），绑在由空军上尉霍尔姆·鲍诗依（Homer Boushey）驾驶的一架小型低翼厄科普（Ercoupe）飞机上。火箭点火之时，“飞机像被弹弓弹射一样拔地而起，”冯·卡门多年以后回忆道，“我们从来没见过飞机以如此陡峭的角度向上爬升。”这一年，美国国家科学院不仅继续向加州理工学院提供研究基金，还从1942年财政年度开始时，将总数提高到了12.5万美元。
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美国海军随后与加州理工学院签订了研发下一代喷气助力起飞发动机的合同。这一次，他们希望火箭小组制造出可以将200磅的负重推送至空中并停留8秒以上的发动机。这就需要有更好的燃料。1942年，帕森斯发现，如果把铺路所用的沥青和油加热到350华氏度（相当于176.6摄氏度），然后与高氯酸钾混合，浇注成形并冷却，就能满足这一需求。这块看起来好像一块硬邦邦的沥青砖似的东西，在产生的推动力和燃烧持续时间上都超过了黑色炸药。每平方英寸的新燃料可以提供2000磅的推动力，如果配上合适的喷嘴，它能够令每秒5900英尺的推进速度成为可能。此外，这种燃料可以保存在高温和低于零下的寒冷环境中。
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在阿罗约河谷工作过的工程师们都清楚地记得，在20世纪40年代，固体推进剂是如何从一根香烟大小的很快就能燃尽的燃料棒，演变成可以全面燃烧的中空燃料柱的。这样做的目的是在短时间内将推进剂的燃烧面积最大化，从而增加最关键的起飞第一阶段的火箭推动力。研究人员开始时采用的办法是在圆柱形推进剂的中间挖出一条细细的圆柱形管道，后来，古根海姆实验室之外的研究机构研发出了一种更精巧的办法，可以在推进剂柱中挖一个星形的长管道，极大地增加了推进剂内部的燃烧面积。然而，在20世纪40年代早期，固态推进剂仍因太爱挥发而不适用于军事用途。（固态推进剂的一个危险因素是混合于燃料内部的氧化剂。一旦点燃，在推进剂烧尽之前，根本无法将其扑灭。）
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研究小组将注意力转向了液态燃料。他们尝试了汽油与红色发烟硝酸的不同混合配比，但这会使电动机振动失控并发生爆炸。最后，人们开始使用苯胺，它不仅可以解决振动问题，而且几乎与硝酸同时燃烧，从而无需再使用辅助点火系统。1942年4月15日，小组人员在一架道格拉斯A-20A轰炸机上测试了两台喷气助力起飞发动机。它们使用液态燃料提供动力。实验在莫哈韦沙漠中的穆洛克基地（Muroc Field）举行。当飞行员保罗·戴恩（Paul Dane）少校点燃发动机时，这架自重20000磅的飞机依靠喷气助力起飞发动机所提供的2000磅冲力，“像是被突然拽上了天”。马利纳高兴地写道：“我们现在可有了真正管用的东西，应该可以把法西斯主义者们送到地狱里去了！”这是第一架在美国起飞的装有永久性火箭动力系统的飞机。用冯·卡门的话来说，它标志着“美国有实际应用价值的火箭学的开端”。
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马利纳和他的团队用了3年时间就得到了如此令人瞩目的成就。3年中，政府对该小组雇用的人数和项目预算似乎全无限制。到1943年，超过80个人在马利纳手下工作——与最初仅有5名创始成员的“敢死队”相比，着实是一个巨大的飞跃。一些人致力于研究空投鱼雷，另外一些人则从事不同的液体和固体燃料的研究。1943年，小组成员被告知，下一个财政年度，来自美国国家科学院的项目资金将增加到65万美元。
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马利纳的领导才能也扩展到了阿罗约河谷之外。1941年，马利纳建议加州理工学院的火箭小组成立一家制造喷气助力起飞发动机（JATO）的公司，并将产品卖给军方。公司创办时，钱学森也参与了一些外围工作。他和马利纳曾帮助冯·卡门的一个律师朋友安德鲁·黑利（Andrew Haley）解决了某些数学问题，从而帮黑利赢得了一桩涉及水坝建造许可证的复杂的法律案件。1942年，黑利来到帕萨迪纳，帮助火箭小组成员开办了美国航空喷气发动机（Aerojet）工程公司。冯·卡门担任总裁，马利纳担任财务主管，帕森斯、萨默菲尔德和福曼担任副总裁。他们每个人都拿出200美元，成为公司股东。黑利自己则拿出了2000美元。钱学森经常被请去从事顾问工作。公司最初的办公地点是东科罗拉多街上的一间小屋子，原来是一家榨汁机生产商的办公室。与此同时，在离帕萨迪纳只有几分钟车程的盛产橘子的阿苏查镇，一个占地1英亩的河谷地中，喷气助力起飞发动机实验台也在紧锣密鼓地建造中。到1942年12月，美国航空喷气发动机公司已经拥有120名员工。1943年，当海军将一个建造用于舰载飞机上的喷气助力起飞发动机的大合同给了美国航空喷气发动机公司之后，这家公司经历了第一次飞跃。在被通用轮胎公司收购后，美国航空喷气发动机公司迅速成为全美最大的火箭和推进剂制造商，在20世纪60年代发射了美国第一艘太空火箭，并建造了全世界最大的火箭发动机。1994年，作为美国通用公司的一个子公司，美国航空喷气发动机公司的年销售额超过5.94亿美元。
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在所有这些科学活动紧锣密鼓地进行时，加州理工学院里，也开始流传着关于约翰·帕森斯奇怪的夜生活和周末的谣言。留着黑色小胡子的帕森斯感情丰富而又略带阴郁，冯·卡门在自传中形容他为“一个杰出的化学家和一个讨人喜欢的怪人”、“喜欢对天朗诵异教诗歌，还用脚打着拍子”。1942年6月，帕森斯搬到了南橘林（South Orange Grove）1003号上的一栋挪威风格的红木别墅中。在帕萨迪纳，这是一个被称为“百万富翁街”的富人区。在帕森斯别墅的前门，摆着一个身穿燕尾服的人体模特，手里举着一块写有“住户”的牌子，旁边是一个用来收垃圾邮件的大袋子。在后门，则放着一大罐敞着口的火药，帕森斯吹嘘说，它们足可以将整个街区炸飞。一个客人回忆道：“它总是敞着口，从来不盖上，因为那会让它显得没那么可怕。”许多年后，客人们还记得，帕森斯的房间里贴着金箔制的壁纸，家具也都金碧辉煌。一个房间装有昂贵的音响设备，以雕花软革包住墙壁，墙上还挂着一幅阿莱斯特·克劳利（Aleister Crowley）的大幅画像。伦敦的花边小报曾经将“有史以来最邪恶的人”的称号赐给他。
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