维持火箭笔直飞行的关键设备

公元1743年109

早期的火箭一直都被一个问题困扰——即使垂直地发射，一旦火箭在空中遇到侧风和侧向力也会倾斜坠毁。1934年，德国科学家找到了解决这个问题的良方，那就是陀螺仪。陀螺仪是一个绕轴高速旋转的质量块，具有很大的角动量。当出现改变方向的外力时，陀螺仪会趋于抵抗这一外力，并保持其自转轴指向的稳定。德国科学家发现，这种旋转的刚体就像一只强大的无形之手，可以让火箭在垂直飞行时维持稳定的航向。但是，大型火箭的质量过于庞大，仅靠陀螺的“蛮力”无法奏效。1935年3月28日，美国火箭科学家罗伯特·戈达德110提出了一个更巧妙的方法：用三个陀螺仪作为火箭的姿态（方向）传感器。

无论风况如何、火箭的质量多少，这些陀螺仪传感器都被直接连接到控制火箭燃气舵的一个系统上，系统通过控制舵面的转向，将尾焰以特定的角度导出火箭，从而使火箭保持垂直的姿态。在A-5火箭发射时，戈达德还演示了这个系统可以由程序控制，让火箭小心地进入水平飞行状态——这正是让火箭进入轨道必不可少的机动措施。由于戈达德公开发表了自己的方法，他的设计后来被沃纳·冯·布劳恩111采纳，让纳粹德国研发出了极其成功的V-2火箭。

1961年5月5日，在尤里·加加林112搭乘红石火箭113完成人类首次在轨飞行三周后，艾伦·谢泼德114在狭窄的“自由7号”飞船中飞到了187.5千米的高空中，成为第一位进入太空的美国宇航员。如果没有精确的惯性导航系统，这些险中求胜的早期载人飞行自然无法实现。可以说，整个现代航天都建立在一个简单的陀螺上。

V-2火箭上的飞控陀螺仪。