ההיסטוריה של הרקטות

עקרונות הרקטות נבדקו לראשונה לפני יותר מ -2,000 שנה, אך באמת רק בשנת 70 השנים האחרונות השתמשו במכונות אלה ליישומים בחקר החלל. כיום, רקטות לוקחות באופן קבוע חלליות לכוכבי לכת אחרים במערכת השמש שלנו. קרוב יותר לכדור הארץ, רקטות המובילות אספקה ​​עד לתחנת החלל הבינלאומית יכולות לחזור לכדור הארץ, לנחות בכוחות עצמן ולהשתמש בהן שוב.



רקטות מוקדמות

ישנם סיפורים על טכנולוגיית רקטות שנמצאת בשימוש לפני אלפי שנים. לדוגמה, בסביבות 400 לפני הספירה הציג ארצ'יטאס, פילוסוף ומתמטיקאי יווני, יונת עץ שהיתה תלויה על חוטים. היונה נדחקה סביבה על ידי בריחת אדים, על פי נאס'א .



כ -300 שנה לאחר ניסוי היונים, נאמר שגיבור אלכסנדריה המציא את האאוליפיל (המכונה גם מנוע הגיבור), הוסיפה נאס'א. המכשיר בצורת הכדור ישב על בריכת מים רותחת. גז מהמים המהבילים נכנס פנימה לכדור ונמלט דרך שני צינורות בצורת L בצדדים מנוגדים. הדחף שנוצר על ידי הקיטור הנמלט גרם לכדור להסתובב.

היסטוריונים מאמינים שהסינים פיתחו את הרקטות האמיתיות הראשונות סביב המאה הראשונה לספירה. הם שימשו לתצוגות צבעוניות במהלך פסטיבלים דתיים, בדומה לזיקוקים מודרניים.



במשך מאות השנים הקרובות שימשו הרקטות בעיקר כנשק צבאי, כולל גרסה בשם רקטת קונגרב, שפותחה על ידי הצבא הבריטי בתחילת המאה ה -19.

אבות הטיל

בעידן המודרני, אלה שעובדים היום בחלל מכירים לעתים קרובות בשלושה אבות רקטות שעזרו לדחוף את הרקטות הראשונות לחלל. רק אחד משלושה שרד מספיק זמן כדי לראות רקטות משמשות לחקר החלל.

רוּסִי קונסטנטין א. ציולקובסקי (1857-1935) פרסם את מה שמכונה כיום משוואת הרקטות בשנת 1903, במגזין תעופה רוסי, על פי נאס'א. המשוואה נוגעת ליחסים בין מהירות טסה ומסה, כמו גם כמה מהר הגז עוזב כאשר הוא יוצא פליטת מערכת ההנעה וכמה דלק יש. ציולקובסקי פרסם גם תיאוריה של רקטות רב -שלביות בשנת 1929.



רוברט גודארד (1882-1945) היה פיסיקאי אמריקאי ששלח את הרקטה הראשונה המונעת בנוזל באובורן, מסצ'וסטס, ב -16 במרץ 1926. היו לו שני פטנטים אמריקאים לשימוש ברקטה המונעת בנוזל וגם לשניים או שלושה טיל במה באמצעות דלק מוצק, על פי נאס'א .

הרמן אוברט (1894-1989) נולד ברומניה ולאחר מכן עבר לגרמניה. לפי נאס'א הוא התחיל להתעניין ברקטות כבר בגיל צעיר, ובגיל 14 דמיין לעצמו 'רקטת רתיעה' שיכולה לנוע בחלל ללא שימוש בפליטה משלה. כבוגר, לימודיו כללו רקטות רב -שלביות וכיצד להשתמש ברקטה כדי להימלט מכוח המשיכה של כדור הארץ. מורשתו מוכתמת מכך שהוא סייע בפיתוח רקטת ה- V-2 עבור גרמניה הנאצית במהלך מלחמת העולם השנייה; הרקטה שימשה להפצצות הרסניות על לונדון. אוברת 'חי עשרות שנים לאחר שהחל חקר החלל וראה רקטות מביאות אנשים עד לירח וצפו שוב ושוב בצוותי מעבורת החלל הניתנים לשימוש חוזר לחלל.

אגודת הרקטות האמריקאית בדקה את מנוע הרקטות M15-G1 ביוני 1942. משמאל: יו פירס, ג



אגודת הרקטות האמריקאית בדקה את מנוע הרקטות M15-G1 ביוני 1942. משמאל: יו פירס, ג'ון שסטה ולובל לורנס, שימשיכו להיות שלושה ממייסדי חברת Reaction Motors Inc.(אשראי תמונה: מכון סמיתסוניאן, מוזיאון האוויר והחלל הלאומי)

רקטות בחלל

לאחר מלחמת העולם השנייה היגרו כמה מדעני רקטות גרמנים לברית המועצות ולארצות הברית, וסייעו לאותן מדינות במרוץ החלל של שנות השישים. באותה תחרות התחרו שתי המדינות להפגין עליונות טכנולוגית וצבאית, תוך שימוש במרחב כגבול.

רקטות שימשו גם למדידות קרינה באטמוספירה העליונה לאחר ניסויים גרעיניים. הפיצוצים הגרעיניים נפסקו בעיקר לאחר הסכם איסור הניסויים הגרעינים המוגבלים משנת 1963.

בעוד שרקטות עבדו היטב בתוך האטמוספירה של כדור הארץ, קשה היה להבין כיצד לשלוח אותן לחלל. הנדסת רקטות הייתה בחיתוליה והמחשבים לא היו מספיק חזקים לביצוע סימולציות. המשמעות היא שמבחני טיסה רבים הסתיימו בכך שהרקטות התפוצצו באופן דרמטי שניות או דקות לאחר שיצאו משטח השיגור.

אמן

איור האמן של רקטת מערכת שיגור החלל הענקית של נאס'א בטיסה.(אשראי תמונה: נאס'א)

עם הזמן והניסיון, עם זאת, התקדמה. רקטה שימשה לראשונה כדי לשלוח משהו לחלל במשימת הספוטניק, ששיגרה לוויין סובייטי ב -4 באוקטובר 1957. לאחר כמה ניסיונות כושלים, השתמשה ארצות הברית ברקטת צדק C בכדי להפיל את סיירה 1 שלה. לוויין לחלל ב -1 בפברואר 1958.

עברו עוד כמה שנים עד שכל אחת מהמדינות הרגישה מספיק בטוחה להשתמש ברקטות כדי לשלוח אנשים לחלל; שתי המדינות התחילו עם בעלי חיים ( קופים וכלבים , לדוגמה). הקוסמונאוט הרוסי יורי גגרין היה האדם הראשון בחלל, ועזב את כדור הארץ ב -12 באפריל 1961, על סיפון רקטת Vostok-K לטיסה רב-ביטורית. כעבור כשלושה שבועות ביצע אלן שפרד את הטיסה הראשונה תת -קרקעית אמריקאית על רקטת רדסטון. כמה שנים מאוחר יותר בתוכנית מרקורי של נאס'א, הסוכנות עברה לרקטות אטלס כדי להגיע למסלול, ובשנת 1963, ג'ון גלן הפך לאמריקאי הראשון שמקיף את כדור הארץ.

כאשר כיוונה לירח, NASA השתמשה ב- טיל שבתאי V , שגובהו 363 רגל כלל שלושה שלבים - האחרון שנועד להיות חזק מספיק כדי להתנתק מכוח המשיכה של כדור הארץ. הרקטה שיגרה בהצלחה שש משימות לנחיתת ירח בין השנים 1969 ו -1972. ברית המועצות פיתחה רקטת ירח בשם N-1, אך התוכנית שלה הושעתה לצמיתות לאחר עיכובים ובעיות רבות, כולל פיצוץ קטלני.

תוכנית מעבורות החלל של נאס'א (1981 עד 2011) השתמשה לראשונה ברקטות מוצקות כדי להעלות את בני האדם לחלל, וזה בולט, כי בניגוד לרקטות נוזליות, לא ניתן לכבות אותן. במעבורת עצמה היו שלושה מנועים המונעים בנוזל, כאשר שני מגברי רקטות מוצקים היו מחוברים בצדדים. בשנת 1986 נכשלה טבעת ה- O של מגביר רקטות מוצקות וגרמה לפיצוץ קטסטרופלי וגרמה למותם של שבעה אסטרונאוטים על סיפון מעבורת החלל צ'לנג'ר . מגברי הרקטות המוצקים עוצבו מחדש לאחר התקרית.

מאז שימשו רקטות לשליחת חלליות רחוק יותר למערכת השמש שלנו: בעבר הירח, ונוס ומאדים בתחילת שנות השישים, שהתרחבו מאוחר יותר לחקר עשרות ירחים וכוכבי לכת. רקטות נשאו חלליות ברחבי מערכת השמש כך שלאסטרונומים יש כעת תמונות של כל כוכב לכת (כמו גם כוכב הלכת הגמדי פלוטו), ירחים רבים, שביטים, אסטרואידים וחפצים קטנים יותר. ובגלל רקטות עוצמתיות ומתקדמות, ה- חללית וויאג'ר 1 הצליח לעזוב את מערכת השמש שלנו ולהגיע לחלל הבין כוכבי.

(אשראי תמונה: SpaceX)

רקטות העתיד

מספר חברות במדינות רבות מייצרות כעת רקטות לא -נוישות - ארצות הברית, הודו, אירופה ורוסיה, בכמה שמות - ושולחות באופן שגרתי מטענים צבאיים ואזרחיים לחלל.

ומדענים ומהנדסים פועלים ללא הרף לפיתוח רקטות מתוחכמות עוד יותר. Stratolaunch, חברת העיצוב בחלל וגיבוי פול אלן וברט רוטאן, שואפת לשגר לוויינים באמצעות מטוסים אזרחיים. SpaceX ו- Blue Origin פיתחו גם רקטות בשלב הראשון לשימוש חוזר; ל- SpaceX יש כעת רקטות פלקון 9 לשימוש רב פעמי שמבצעות שיגורים של מטענים לתחנת החלל הבינלאומית. [בתמונות: הצלחת שיגור הרקטות הכבדות של SpaceX הראשונה של SpaceX! ]

מומחים צופים כי רקטות של העתיד יוכלו לשאת לוויינים גדולים יותר לחלל ואולי יוכלו לשאת מספר לוויינים בו זמנית, כך דיווחה לוס אנג'לס טיימס . רקטות אלה יכולות להשתמש בחומרים מרוכבים חדשים, התקדמות בתחום האלקטרוניקה או אפילו בינה מלאכותית לביצוע עבודתם. רקטות עתידיות עשויות להשתמש גם בדלקים שונים - כגון מתאן - שהם בריאים יותר לסביבה מאשר נפט מסורתי יותר המשמש כיום ברקטות.