История ракет

Принципы ракетной техники были впервые испытаны более 2000 лет назад, но на самом деле только в последние 70 лет или около того эти машины использовались для приложений в исследовании космоса. Сегодня ракеты обычно доставляют космические корабли к другим планетам нашей Солнечной системы. Ближе к Земле ракеты, доставляющие припасы на Международную космическую станцию, могут вернуться на Землю, приземлиться самостоятельно и снова использоваться.





Ранняя ракетная техника

Есть рассказы о ракетных технологиях, которые использовались тысячи лет назад. Например, около 400 г. до н.э. Архит, греческий философ и математик, продемонстрировал деревянного голубя, подвешенного на тросах. Голубя толкал выходящим паром. НАСА .

Говорят, что примерно через 300 лет после эксперимента с голубями Герой Александрии изобрел эолипил (также называемый двигателем Героя), добавило НАСА. Устройство в форме шара стояло на вершине кипящей воды. Газ из дымящейся воды входил внутрь шара и выходил через две L-образные трубы с противоположных сторон. Тяга, создаваемая выходящим паром, заставляла шар вращаться.

Историки полагают, что китайцы разработали первые настоящие ракеты примерно в первом веке нашей эры.Они использовались для красочных демонстраций во время религиозных фестивалей, подобных современным фейерверкам.



В течение следующих нескольких сотен лет ракеты в основном использовались в качестве военного оружия, включая версию под названием «Конгрев», разработанную британскими военными в начале 1800-х годов.

Отцы ракетной техники

В современную эпоху те, кто сегодня занимается космическими полетами, часто признают троих отцов ракетной техники, которые помогли запустить первые ракеты в космос. Только один из трех выжил достаточно долго, чтобы увидеть, как ракеты используются для исследования космоса.

русский Константин Э. Циолковский (1857-1935) опубликовал то, что сейчас известно как уравнение ракеты, в 1903 году в российском авиационном журнале по данным НАСА. выхлоп топливной системы и его количество. Циолковский также опубликовал теорию многоступенчатых ракет в 1929 году.



Роберт Годдард (1882-1945) был американским физиком, который послал первую ракету на жидком топливе в Оберн, штат Массачусетс, 16 марта 1926 года. У него было два патента США на использование ракеты на жидком топливе, а также на двух- или трехкомпонентную ракету. ступенчатая ракета на твердом топливе, по данным НАСА .

Герман Оберт (1894–1989) родился в Румынии, а затем переехал в Германию. В соответствии с НАСА , он заинтересовался ракетной техникой в ​​раннем возрасте, а в 14 лет он представил «ракету с отдачей», которая может перемещаться в космосе, используя только собственный выхлоп. Став взрослым, он изучал многоступенчатые ракеты и научился пользоваться ракетой, чтобы избежать гравитации Земли. Его наследие омрачено тем фактом, что он участвовал в разработке ракеты Фау-2 для нацистской Германии во время Второй мировой войны; ракета использовалась для разрушительных бомбардировок Лондона. Оберт жил в течение десятилетий после начала освоения космоса и видел, как ракеты доставляют людей на Луну, и снова и снова наблюдал, как многоразовые космические челноки поднимают экипажи в космос.

Американское ракетное общество испытало ракетный двигатель M15-G1 в июне 1942 года. Слева направо: Хью Пирс, Джон Шеста и Ловелл Лоуренс, которые впоследствии стали тремя основателями Reaction Motors Inc.



Американское ракетное общество испытало ракетный двигатель M15-G1 в июне 1942 года. Слева направо: Хью Пирс, Джон Шеста и Ловелл Лоуренс, которые впоследствии стали тремя основателями Reaction Motors Inc.(Изображение предоставлено Смитсоновским институтом, Национальный музей авиации и космонавтики)

Ракеты в космическом полете

После Второй мировой войны несколько немецких ученых-ракетчиков эмигрировали как в Советский Союз, так и в Соединенные Штаты, помогая этим странам в космической гонке 1960-х годов. В этом состязании обе страны соперничали, чтобы продемонстрировать технологическое и военное превосходство, используя космос в качестве границы.

Ракеты также использовались для измерения радиации в верхних слоях атмосферы после ядерных испытаний. Ядерные взрывы в основном прекратились после подписания Договора об ограниченном запрещении ядерных испытаний 1963 года.

Хотя ракеты хорошо работали в атмосфере Земли, было сложно понять, как их отправить в космос. Ракетная инженерия находилась в зачаточном состоянии, и компьютеры не были достаточно мощными для моделирования. Это означало, что многочисленные летные испытания закончились драматическим взрывом ракет через секунды или минуты после выхода из стартовой площадки.

Художник

Художественная иллюстрация огромной ракеты NASA Space Launch System в полете.(Изображение предоставлено НАСА)

Однако со временем и опытом был достигнут прогресс. Впервые ракета была использована для отправки чего-то в космос в рамках миссии Sputnik, в ходе которой 4 октября 1957 года был запущен советский спутник. После нескольких неудачных попыток Соединенные Штаты использовали ракету Jupiter-C для подъема своего Explorer 1. спутник в космос 1 февраля 1958 года.

Прошло еще несколько лет, прежде чем обе страны почувствовали себя достаточно уверенно, чтобы использовать ракеты для отправки людей в космос; обе страны начали с животных ( обезьяны и собаки , Например). Российский космонавт Юрий Гагарин был первым человеком в космосе, который покинул Землю 12 апреля 1961 года на борту ракеты «Восток-К» для многоорбитального полета. Примерно через три недели Алан Шепард совершил первый американский суборбитальный полет на ракете Редстоун. Несколько лет спустя в рамках программы НАСА «Меркурий» агентство переключилось на ракеты «Атлас» для достижения орбиты, а в 1963 г. Джон Гленн стал первым американцем, побывавшим на орбите Земли.

При наведении на Луну НАСА использовало Ракета Сатурн V , который, высотой 363 фута, включал три ступени, последняя из которых была достаточно мощной, чтобы оторваться от земной гравитации. Ракета успешно выполнила шесть полетов на Луну в период с 1969 по 1972 год. Советский Союз разработал лунную ракету под названием N-1, но ее программа была навсегда приостановлена ​​из-за множества задержек и проблем, включая смертельный взрыв.

В программе космических шаттлов НАСА (1981–2011 гг.) Впервые использовались твердотопливные ракеты для запуска людей в космос, что примечательно, потому что, в отличие от жидкостных ракет, их нельзя выключить. Сам шаттл имел три двигателя на жидком топливе с двумя твердотопливными ракетными ускорителями, прикрепленными по бокам. В 1986 году уплотнительное кольцо твердотопливной ракеты-носителя вышло из строя и вызвало катастрофический взрыв, в результате которого погибли семь астронавтов на борту корабля. космический челнок Challenger . После инцидента твердотопливные ракетные ускорители были переработаны.

С тех пор ракеты использовались для отправки космических кораблей дальше в нашу солнечную систему: мимо Луны, Венеры и Марса в начале 1960-х годов, что позже расширилось до исследования десятков лун и планет. Ракеты пронесли космические корабли по всей Солнечной системе, так что теперь у астрономов есть изображения каждой планеты (а также карликовой планеты Плутон), многих лун, комет, астероидов и более мелких объектов. А из-за мощных и современных ракет Космический корабль 'Вояджер-1' смог покинуть нашу солнечную систему и достичь межзвездного пространства.

(Изображение предоставлено SpaceX)

Ракеты будущего

Несколько компаний во многих странах в настоящее время производят беспилотные ракеты - в Соединенных Штатах, Индии, Европе и России, и это лишь некоторые из них - и регулярно отправляют в космос военные и гражданские полезные нагрузки.

А ученые и инженеры постоянно работают над созданием еще более совершенных ракет. Stratolaunch, аэрокосмическая дизайнерская компания, поддерживаемая Полом Алленом и Бертом Рутаном, стремится запускать спутники с использованием гражданских самолетов. SpaceX и Blue Origin также разработали многоразовые ракеты первой ступени; У SpaceX теперь есть многоразовые ракеты Falcon 9, которые регулярно отправляют грузы на Международную космическую станцию. [На фотографиях: Успешный запуск первой тяжелой ракеты Falcon компании SpaceX! ]

Эксперты предсказывают, что ракеты будущего смогут доставлять в космос более крупные спутники и могут нести одновременно несколько спутников. Los Angeles Times сообщает . Эти ракеты могут использовать новые композитные материалы, достижения в области электроники или даже искусственный интеллект для выполнения своей работы. В будущих ракетах также могут использоваться другие виды топлива, такие как метан, которые более безопасны для окружающей среды, чем более традиционный керосин, который сегодня используется в ракетах.