Rakettien historia

Rakettitekniikan periaatteet testattiin ensimmäisen kerran yli 2000 vuotta sitten, mutta niitä on käytetty vain viimeisten 70 vuoden aikana tai niin, että näitä koneita on käytetty avaruustutkimuksen sovelluksiin. Nykyään raketit vievät rutiininomaisesti avaruusaluksia muille aurinkokuntamme planeetoille. Lähempänä maata raketit, jotka kuljettavat tarvikkeita Kansainväliseen avaruusasemaan, voivat palata maan päälle, laskeutua yksin ja käyttää uudelleen.





Varhainen raketti

On tarinoita rakettitekniikasta, jota käytettiin tuhansia vuosia sitten. Esimerkiksi noin 400 eaa. Kreikkalainen filosofi ja matemaatikko Archytas esitteli puukyyhkyn, joka oli ripustettu lankoihin. Kyyhkynen työnnettiin ulos karkaavan höyryn mukaan NASA .

Noin 300 vuotta kyyhkyskokeesta Alexandrian sankarin sanotaan keksineen aeolipile (jota kutsutaan myös sankareiden moottoriksi), NASA lisäsi. Pallon muotoinen laite istui kiehuvan vesialtaan päällä. Kaasu höyrystyvästä vedestä meni pallon sisään ja poistui kahden L-muotoisen putken läpi vastakkaisilta puolilta. Poistuvan höyryn aiheuttama työntövoima sai pallon pyörimään.

Historioitsijat uskovat, että kiinalaiset kehittivät ensimmäiset todelliset raketit ensimmäisen vuosisadan tienoilla.



Seuraavien satojen vuosien aikana raketteja käytettiin pääasiassa sotilasaseina, mukaan lukien versio nimeltä Congreve -raketti, jonka Britannian armeija kehitti 1800 -luvun alussa.

Rakettityön isät

Nykyajan avaruuslennoilla työskentelevät tunnustavat usein kolme raketin isää, jotka auttoivat työntämään ensimmäiset raketit avaruuteen. Vain yksi kolmesta selviytyi tarpeeksi kauan nähdäkseen raketteja avaruustutkimukseen.

Venäjän kieli Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935) julkaisi NASA: n mukaan venäläisessä ilmailulehdessä vuonna 1903 rakettiyhtälöksi kutsutun rakettiyhtälön, joka koskee raketin nopeuden ja massan välisiä suhteita sekä sitä, kuinka nopeasti kaasu poistuu polttoainejärjestelmän pakokaasu ja kuinka paljon ponneainetta on. Tsiolkovsky julkaisi myös teorian monivaiheisista raketeista vuonna 1929.



Robert Goddard (1882-1945) oli amerikkalainen fyysikko, joka lähetti ensimmäisen nestekäyttöisen raketin korkealle Auburnissa, Massachusettsissa, 16. maaliskuuta 1926. Hänellä oli kaksi Yhdysvaltain patenttia nestekäyttöisen raketin käyttämiseen ja myös kahden tai kolmen vaiheraketti, joka käyttää kiinteää polttoainetta, NASAn mukaan .

Hermann Oberth (1894-1989) syntyi Romaniassa ja muutti myöhemmin Saksaan. Mukaan NASA , hän kiinnostui rakettilapsuudesta jo varhaisessa iässä, ja 14 -vuotiaana hän kuvitteli 'takaiskurakettia', joka voisi liikkua avaruudessa ilman muuta kuin omaa pakokaasuaan. Aikuisena hänen opintonsa sisälsivät monivaiheisia raketteja ja kuinka raketti pakeni Maan painovoimasta. Hänen perintönsä pilaa se, että hän auttoi kehittämään V-2-raketin natsi-Saksalle toisen maailmansodan aikana; Rakettia käytettiin tuhoisiin pommituksiin Lontoossa. Oberth eli vuosikymmeniä avaruustutkimuksen alkamisen jälkeen ja näki raketit tuovan ihmisiä aina kuuhun asti ja katseli uudelleenkäytettäviä avaruussukkulalaivojen miehistöjä avaruuteen uudestaan ​​ja uudestaan.

American Rocket Society testasi M15-G1-rakettimoottoria kesäkuussa 1942. Vasemmalta: Hugh Pierce, John Shesta ja Lovell Lawrence, joista tuli kolme Reaction Motors Inc: n perustajaa.



American Rocket Society testasi M15-G1-rakettimoottoria kesäkuussa 1942. Vasemmalta: Hugh Pierce, John Shesta ja Lovell Lawrence, joista tuli kolme Reaction Motors Inc: n perustajaa.(Kuva: Smithsonian Institution, National Air and Space Museum)

Raketit avaruuslennossa

Toisen maailmansodan jälkeen useat saksalaiset rakettitieteilijät muuttivat sekä Neuvostoliittoon että Yhdysvaltoihin auttaen näitä maita 1960 -luvun avaruuskilpailussa. Tässä kilpailussa molemmat maat kilpasivat osoittaakseen teknisen ja sotilaallisen ylivoimansa käyttämällä tilaa rajana.

Raketteja käytettiin myös mittaamaan säteilyä yläilmakehässä ydinkokeiden jälkeen. Ydinräjähdykset päättyivät enimmäkseen vuoden 1963 rajoitetun ydinkokeiden kieltämissopimuksen jälkeen.

Vaikka raketit toimivat hyvin maapallon ilmakehässä, niiden lähettäminen avaruuteen oli vaikeaa. Rakettitekniikka oli alkuvaiheessaan ja tietokoneet eivät olleet riittävän tehokkaita simulaatioiden suorittamiseen. Tämä tarkoitti sitä, että lukuisat lentotestit päättyivät raketteihin räjähtäen dramaattisesti sekunteja tai minuutteja laukaisualustalta poistumisen jälkeen.

Taiteilija

Taiteilijan kuva NASAn valtavasta Space Launch System -raketista lennossa.(Kuva: NASA)

Ajan ja kokemuksen myötä edistystä on kuitenkin tapahtunut. Rakettia käytettiin ensimmäistä kertaa lähettämään jotain avaruuteen Sputnik-operaatiolla, joka laukaisi Neuvostoliiton satelliitin 4. lokakuuta 1957. Muutaman epäonnistuneen yrityksen jälkeen Yhdysvallat käytti Jupiter-C-rakettia Explorer 1: nsä rakentamiseen. satelliitti avaruuteen 1. helmikuuta 1958.

Kesti vielä useita vuosia, ennen kuin kumpikaan maa tunsi itsensä riittävän luottavaiseksi käyttääkseen raketteja ihmisten lähettämiseen avaruuteen; molemmat maat alkoivat eläimillä ( apinoita ja koiria , esimerkiksi). Venäläinen kosmonautti Juri Gagarin oli ensimmäinen ihminen avaruudessa ja lähti Maasta 12. huhtikuuta 1961 Vostok-K-raketin kyydissä moniradan lennolle. Noin kolme viikkoa myöhemmin Alan Shepard teki ensimmäisen amerikkalaisen suborbitaalisen lennon Redstone -raketilla. Muutama vuosi myöhemmin NASAn Mercury -ohjelmassa virasto siirtyi Atlas -raketteihin saavuttaakseen kiertoradan, ja vuonna 1963, John Glenn tuli ensimmäinen amerikkalainen, joka kierteli Maata.

Kuun tavoittelussa NASA käytti Saturn V -raketti , joka sisälsi 363 jalkaa korkeuden ja sisälsi kolme vaihetta - viimeisen, joka oli suunniteltu riittävän tehokkaiksi eroamaan maan painovoimasta. Raketti käynnisti onnistuneesti kuusi kuunlaskuoperaatiota vuosina 1969-1972. Neuvostoliitto kehitti kuuraketin nimeltä N-1, mutta sen ohjelma keskeytettiin pysyvästi useiden viivästysten ja ongelmien, myös tappavan räjähdyksen, jälkeen.

NASAn avaruussukkulaohjelma (1981–2011) käytti ensimmäistä kertaa kiinteitä raketteja ihmisten lisäämiseksi avaruuteen, mikä on huomattavaa, koska toisin kuin nestemäiset raketit, niitä ei voida sammuttaa. Itse sukkulalla oli kolme nestemäistä polttoainetta, kaksi kiinteää rakettivahvistinta, jotka oli kiinnitetty sivuille. Vuonna 1986 vankka raketinvahvistimen O-rengas epäonnistui ja aiheutti katastrofaalisen räjähdyksen, joka tappoi seitsemän astronauttia avaruussukkula Challenger . Kiinteät rakettivahvistimet suunniteltiin uudelleen tapahtuman jälkeen.

Raketteja on sittemmin käytetty lähettämään avaruusaluksia kauemmas aurinkokuntaamme: kuun, Venuksen ja Marsin ohi 1960 -luvun alussa, mikä laajeni myöhemmin kymmenien kuiden ja planeettojen etsintään. Raketit ovat kuljettaneet avaruusaluksia kaikkialla aurinkokunnassa, joten tähtitieteilijöillä on nyt kuvia jokaisesta planeetasta (samoin kuin kääpiöplaneetasta Plutosta), monista kuista, komeetoista, asteroideista ja pienistä esineistä. Ja tehokkaiden ja kehittyneiden rakettien takia Voyager 1 avaruusalus pystyi poistumaan aurinkokunnastamme ja saavuttamaan tähtienvälisen avaruuden.

(Kuvaluotto: SpaceX)

Tulevaisuuden raketteja

Useat yritykset monissa maissa valmistavat nyt avaamattomia raketteja - Yhdysvallat, Intia, Eurooppa ja Venäjä, muutamia mainitaksemme - ja lähettävät rutiininomaisesti armeijan ja siviilien hyötykuormia avaruuteen.

Tiedemiehet ja insinöörit työskentelevät jatkuvasti kehittääkseen entistä kehittyneempiä raketteja. Stratolaunch, ilmailu- ja avaruussuunnittelutoimisto, jota tukevat Paul Allen ja Burt Rutan, pyrkii laukaisemaan satelliitteja siviililentokoneilla. SpaceX ja Blue Origin ovat myös kehittäneet uudelleenkäytettäviä ensimmäisen vaiheen raketteja; SpaceX: llä on nyt uudelleenkäytettävät Falcon 9 -raketit, jotka kuljettavat rutiininomaisesti rahtia kansainväliselle avaruusasemalle. [Kuvissa: SpaceX: n 1. Falcon Heavy Rocket Launch Menestys! ]

Asiantuntijat ennustavat, että tulevaisuuden raketit pystyvät kuljettamaan suurempia satelliitteja avaruuteen ja mahdollisesti useita satelliitteja samanaikaisesti. Asiasta kertoi Los Angeles Times . Nämä raketit voivat käyttää uusia komposiittimateriaaleja, elektroniikan kehitystä tai jopa tekoälyä työnsä suorittamiseen. Tulevat raketit voivat myös käyttää erilaisia ​​polttoaineita - kuten metaania -, jotka ovat ympäristölle terveellisempiä kuin perinteinen raketti, jota nykyään käytetään raketteissa.