Сегодняшние ракеты – это замечательная коллекция человеческой изобретательности, уходящая корнями в науку и технологии прошлого. Они являются естественным результатом буквально тысяч лет экспериментов и исследований ракет и ракетных двигателей.
Деревянная птица
Одно из первых устройств, успешно использующих принципы ракета полетела деревянной птицей. Грек по имени Архит жил в городе Тарент, ныне являющемся частью южной Италии, около 400 г. до н. Э. Архит озадачил и развеселил жителей Тарента, запустив деревянного голубя. Выходящий пар привел в движение птицу, поскольку она была подвешена на тросах. Голубь использовал принцип действия-противодействия, который не считался научным законом до 17 века.
Эолипил
Герой Александрии, другой грек, изобрел подобное ракетоподобное устройство, названное эолипилом, примерно через триста лет после Архита. голубь. Он также использовал пар в качестве движущего газа. Герой установил сферу на чайник. Огонь под чайником превратил воду в пар, а газ по трубам попал в сферу. Две L-образные трубки на противоположных сторонах сферы позволили газу уйти и дали толчок сфере, которая заставила ее вращаться.
Ранние китайские ракеты
Сообщается, что у китайцев была простая форма пороха, сделанная из селитры, серы и древесного угля. пыль в первом веке нашей эры. Они наполняли смесью бамбуковые трубы и бросали их в огонь, чтобы вызвать взрывы во время религиозных праздников.
Некоторые из этих трубок, скорее всего, не взорвались и вместо этого вылетели из пламени. , приводимый в движение газами и искрами горящего пороха. Затем китайцы начали экспериментировать с заполненными порохом трубками. Они прикрепляли бамбуковые трубки к стрелам и в какой-то момент запускали их из лука. Вскоре они обнаружили, что эти пороховые трубки могут запускаться только за счет энергии, вырабатываемой выходящим газом. Родилась первая настоящая ракета.
Битва при Кай-Кен
Сообщается, что первое использование настоящих ракет в качестве оружия произошло в 1232 году. Китайцы и монголы воевали друг с другом, и китайцы отбили монгольских захватчиков с помощью шквал «летающих огненных стрел» во время битвы при Кай-Кенге.
Эти огненные стрелы были простой формой твердотопливной ракеты. Трубка с заглушкой на одном конце содержала порох. Другой конец оставался открытым, и трубка была прикреплена к длинной палке.. Когда порох воспламенялся, быстрое горение пороха приводило к возникновению огня, дыма и газа, которые выходили из открытого конца, создавая тягу. Палка действовала как простая система наведения, которая удерживала ракету в одном общем направлении, пока она летела по воздуху.
Неясно, насколько эффективны эти летящие огненные стрелы в качестве оружия разрушения, но их психологическое воздействие на монголов, должно быть, было огромным.
XIV и XV века
После битвы при Кай-Кен монголы произвели собственные ракеты и, возможно, были несет ответственность за распространение ракет в Европу. Были сообщения о множестве экспериментов с ракетами в течение 13-15 веков.
В Англии монах по имени Роджер Бэкон работал над улучшенными формами пороха, которые значительно увеличивали дальность полета ракет.
Во Франции Жан Фруассар обнаружил, что более точные полеты можно достичь, запустив ракеты через трубы. Идея Фруассара была предшественницей современной базуки.
Жоан де Фонтана из Италии разработал надводную торпеду с реактивным двигателем для поджигания вражеских кораблей.
16 век
К XVI веку ракеты попали в немилость как военное оружие, хотя до сих пор использовались для фейерверков. Иоганн Шмидлап, немецкий производитель фейерверков, изобрел «ступенчатую ракету» – многоступенчатое транспортное средство для подъема фейерверков на большие высоты. Большая ракета-носитель первой ступени несла меньшую ракету-носитель второй ступени. Когда большая ракета сгорела, меньшая продолжила полет на большую высоту, прежде чем осыпать небо тлеющими углями. Идея Шмидлапа лежит в основе всех ракет, которые сегодня выходят в открытый космос.
Первая ракета, использованная для транспорта
Менее известный китайский чиновник по имени Ван-Ху представил ракеты как средство передвижения. Он собрал летающее кресло с ракетным двигателем с помощью множества помощников, прикрепив к нему два больших воздушных змея и 47 ракет с огненными стрелами к воздушным змеям.
Ван-Ху сел на стул на скамейке запасных. день полета и дал команду зажечь ракеты. Сорок семь помощников-ракетчиков, каждый из которых был вооружен своим фонариком, бросились вперед, чтобы зажечь запалы. Раздался ужасный рев, сопровождаемый клубами дыма. Когда дым рассеялся, Ван-Ху и его летающее кресло исчезли. Никто не знает наверняка, что случилось с Ван-Ху, но вполне вероятно, что он и его стул разлетелись на куски, потому что огненные стрелы были так же склонны взорваться, как и полететь..
Влияние сэра Исаака Ньютона
Научные основы современных космических путешествий были заложены великим английским ученым сэром Исааком Ньютоном во второй половине 17 века. Ньютон разделил свое понимание физического движения на три научных закона, объясняющих, как работают ракеты и почему они могут работать в вакууме космического пространства. Вскоре законы Ньютона начали оказывать практическое влияние на конструкцию ракет.
XVIII век
Экспериментаторы и ученые в Германии и России начали работать с ракетами массой более 45 кг в XVIII веке. Некоторые из них были настолько мощными, что их выходящее пламя выхлопных газов пробурило глубокие дыры в земле перед взлетом.
Ракеты пережили кратковременное возрождение в качестве оружия войны в конце 18-го и начале 19-го века. век. Успех индийских ракетных обстрелов против британцев в 1792 году и снова в 1799 году привлек внимание эксперта по артиллерии полковника Уильяма Конгрива, который намеревался разработать ракеты для использования британской армией.
Ракеты Конгрив. были весьма успешны в бою. Используемые британскими кораблями для нанесения ударов по Форт МакГенри во время войны 1812 года, они вдохновили Фрэнсиса Скотта Ки на написание «красных бликов ракет» в его стихотворении, которое позже стало звездным знаменем.
Однако даже с помощью работы Конгрева ученые с первых дней не сильно улучшили точность ракет. Разрушительная природа боевых ракет заключалась не в их точности или мощи, а в их количестве. Во время типичной осады по противнику могут быть выпущены тысячи обстрелов.
Исследователи начали экспериментировать с способами повышения точности. Уильям Хейл, английский ученый, разработал метод, называемый стабилизацией спина. Выхлопные газы ударили по маленьким лопастям в нижней части ракеты, заставив ее вращаться, как пуля в полете. Варианты этого принципа все еще используются сегодня.
Ракеты продолжали успешно использоваться в боях по всему европейскому континенту. Однако австрийские ракетные бригады встретили свой бой против артиллерийских орудий новой конструкции в войне с Пруссией. Пушки с казенной частью с нарезными стволами и взрывающимися боеголовками были гораздо более эффективным оружием войны, чем лучшие ракеты. И снова ракеты стали использовать в мирное время.
Современная ракетная техника начинается
Константин Циолковский, русский школьный учитель и ученый, впервые высказал идею освоения космоса в 1898 году. В 1903 году Циолковский предложил использовать жидкое топливо для ракет. для достижения большей дальности. Он заявил, что скорость и дальность полета ракеты ограничены только скоростью истечения выходящих газов.. Циолковского называют отцом современной космонавтики за его идеи, тщательные исследования и великое видение.
Роберт Х. Годдард, американский ученый, проводил практические эксперименты в области ракетной техники в начале 20 века. Он заинтересовался достижением более высоких высот, чем это было возможно для воздушных шаров легче воздуха, и в 1919 году опубликовал брошюру Метод достижения экстремальных высот . Это был математический анализ того, что сегодня называют ракетой для метеорологического зондирования.
Самые ранние эксперименты Годдарда проводились с твердотопливными ракетами. Он начал пробовать различные типы твердого топлива и измерять скорость истечения горящих газов в 1915 году. Он пришел к убеждению, что ракету можно лучше двигать на жидком топливе. Никто раньше не строил успешных жидкостных ракет. Это было гораздо более сложное мероприятие, чем твердотопливные ракеты, требующие топливных и кислородных баллонов, турбин и камер сгорания.
Годдард совершил первый успешный полет с жидкостной ракетой 16 марта 1926 года. Его ракета, заправленная жидким кислородом и бензином, пролетела всего две с половиной секунды, но поднялась на высоту 12,5 метров и приземлилась на расстоянии 56 метров в грядку с капустой. По сегодняшним меркам полет был не впечатляющим, но бензиновая ракета Годдарда была предвестником совершенно новой эры ракетных полетов.
Его эксперименты с жидкостными ракетами продолжались много лет. Его ракеты стали больше и взлетели выше. Он разработал систему гироскопа для управления полетом и отсек полезной нагрузки для научных приборов. Для безопасного возврата ракет и инструментов использовались системы восстановления парашюта. Годдарда называют отцом современной ракетной техники за его достижения.
Ракета Фау-2
Третий великий пионер космоса Герман Оберт из Германии опубликовал книгу в 1923 году. о путешествиях в космос. Многие небольшие ракетные общества возникли по всему миру из-за его работ. Создание одного из таких обществ в Германии, Verein fur Raumschiffahrt или Общества космических путешествий, привело к разработке ракеты V-2, которая использовалась против Лондона во Второй мировой войне.
Немецкие инженеры и ученые. , включая Оберта, собрались в Пенемюнде на берегу Балтийского моря в 1937 году, где под руководством Вернера фон Брауна была построена и взлетела самая передовая ракета того времени. Ракета Фау-2, получившая в Германии название А-4, была маленькой по сравнению с современными конструкциями. Он достиг своей огромной тяги, сжигая смесь жидкого кислорода и спирта со скоростью около одной тонны каждые семь секунд. Фау-2 был грозным оружием, способным разрушать целые городские кварталы.
К счастью для Лондона и союзных войск, V-2 прибыл в войну слишком поздно, чтобы изменить ее исход.. Тем не менее, немецкие ученые и инженеры-ракетчики уже разработали планы создания современных ракет, способных преодолевать Атлантический океан и приземляться в США. Эти ракеты имели бы крылатые верхние ступени, но очень малую полезную нагрузку.
Многие из них не использовались. Фау-2 и их компоненты были захвачены союзниками с падением Германии, и многие немецкие ученые-ракетчики приехали в США, а другие – в Советский Союз. И США, и Советский Союз осознали потенциал ракетной техники как военного оружия и начали ряд экспериментальных программ.
В США началась программа создания ракет для зондирования атмосферы на большой высоте, что было одной из ранних идей Годдарда. Позже были разработаны различные межконтинентальные баллистические ракеты средней и большой дальности. Они стали отправной точкой космической программы США. Такие ракеты, как Редстоун, Атлас и Титан, в конечном итоге запустят астронавтов в космос.
Гонка за космос
Мир был ошеломлен новостями об искусственном спутнике Земли, запущенном Советским Союзом 4 октября 1957 г. Спутник был первым успешным участником космической гонки между двумя сверхдержавами, Советским Союзом и США. Советский Союз запустил спутник с собакой по имени Лайка на борту менее чем через месяц. Лайка прожила в космосе семь дней, прежде чем ее усыпили, прежде чем у нее закончился запас кислорода.
США последовали за Советским Союзом с собственным спутником через несколько месяцев после первого спутника. Эксплорер I был запущен армией США 31 января 1958 года. В октябре того же года США официально организовали свою космическую программу, создав НАСА, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства. НАСА стало гражданским агентством с целью мирного исследования космоса на благо всего человечества.
Внезапно в космос было запущено множество людей и машин. Астронавты облетели Землю и приземлились на Луне. Космический корабль-робот путешествовал по планетам. Космос внезапно открылся для исследования и коммерческой эксплуатации. Спутники позволили ученым исследовать наш мир, прогнозировать погоду и мгновенно общаться по всему миру. Необходимо было построить широкий спектр мощных и универсальных ракет, поскольку возрастал спрос на все более и более крупные полезные нагрузки.
Rockets Today
Ракеты превратились из простых пороховых устройств в гигантские транспортные средства, способные путешествовать в космическое пространство с первых дней открытий и экспериментов. Они открыли вселенную для непосредственного исследования человечества.
