Rakeet on nimetud käesoleva pöördepuust. Sõna pärineb itaaliast rocchetto, mis tähendab mullinaela, kuna varasemad versioonid näisid spindelvormist mullinaelast, mida kasutati niidi keramiseks. See on kummaline päritolulugu masinale, mis lõpuks transportis inimesi atmosfääri üle.
Oma olemuselt on rakeet lihtne: piklik sõiduk, mis põletab kaasas kantavat kütust, et kiirendada, ilma ümbritseva õhuõ vajaduseta. See üksik disainiotsus eristab raketti reaktiivmootorist, ja seepärast saavad raketid lennata sinna, kus reaktiivmotorid ei saa: ruumi vaakumi kaudu, kus raketimootor tegelikult toimib paremini kui merepinnal.
Raketi ajalugu ulatub kosmoseajast kaugemale. See käib Hiina arsenaalide, India lahinguväljadeta, vene puitmajade ja saksa rakettibunkrite kaudu, enne kui ta kunagi tahtlikult atmosfääri lahkus. Siin on, kuidas mullinaela kujuline ilutulestik muutus kosmosesõidukiks.
Mitte reaktiivmootor parema turundusstrateegiaga
Reaktiivmotorid hingavad. Nad imevad hapnikku ümbritsevast õhust ja segistavad selle kütusega põletamiseks. Rakeet seevastu pakkis nii kütuse kui ka oksüdeerivat ainet oma kehasse, seega ei pea ta kunagi midagi sisse hingama. See üksik erinevus võimaldab raketil lennata ruumi vaakumi kaudu, kus pole õhku hingamiseks.
Vastuoluliste osa on see, mis juhtub jõudlusele, kui õhk kaob. Raketimotorid ei lihtsalt taluda vaakumit, nad tegelikult toimivad seal tõhusamalt kui atmosfääris. Kõik, mis on maa peal hästi töötamiseks ette nähtud, osutub hästi töötavaks, kui see selle jätab, mis on vastupidine peaaegu kõigile muudele motoritüüpidele, mida inimesed kunagi ehitasid.
Sündinud Song'i dünastia Hiinas
Sõja ja tähistamise jaoks ehitatud raketid ulatuvad vähemalt 13. sajandisse Hiinas, mis teeb raketiist ühe vanimaid järjekindlalt kasutuses olevat relva tänapäeval, ainult palju ambitsioonikamale sihile suunatud. Ajaloolase Joseph Needhami sõnul oli Song dünastia laivavägi juba rakettidega nii organiseeritud, et neid 1245. aastal dokumenteeritud sõjaõppuses kasutada.
Sellel kuupäeval on oluline tähtsus, kuna tähendab, et prahu raketid olid riigi sõjalise tööriistakasti kindlustatud osa juba aastaeid, enne kui Euroopale oli midagi samasugust, kusjuures nende päritolu mererealisatsioonist ja lahinguvälja tööriistana on tugevalt juurdunud Song-Hiinasse.
Draakon, kes vees tulistamisest lasi
Kaasaegsetest raketid lendavad peaaegu alati etappides, heites tühjade kütusebaaside välja, kui nad tõusevad, nii et sõiduk jääb kergemaks ja kiiremaks. See idee ei ole 20. sajandi leiutis. 14. sajandi Hiina sõjalist käsiraamatut nimega Huolongjing kirjeldab seadet nimega "tulidraakon, mis tuleb veest", mis on vanim teada olev mitmetasandiline rakeet, ehitatud Hiina laivaväe kasutamiseks.
Ise nimi viitab disaini loogikale: rakeet, mida näis kui see veest plahvatab, kasutades ühe etapi liikumise alustamiseks ja teise jätkamiseks, sama etapilise loogikat, mida iga mitmetasandiline rakeet, mis pärast sellest ehitati, on mingil viisil järginud.
Terasköited India kuningriigist
Esimeste Hiina rakettide järel jäi enamik rakettikassette paberist või õhukesest metallist, mis rõhu all paista võis. See muutus 18. sajandi lõpul, kui Mysore kuningriik Hyder Ali valitsuse all ehitas Mysorea raketid, esimesed õnnestunud terasköidete raketid ajaloos.
Terasköis võimaldas raketil pidada kõrgemat sisemist rõhku ilma ebaõnnestumiseta, mis tähendas rohkem tõuget ja suuremat ulatust. Kui kujundus hiljem Britanniasse jõudis, inspireeris see Congreve'i rakettideprogrammi, mille suurim mudel, 32-naelne kartsiell, kandis 15 jalga pikka keppi vaid selle lendamiseks hoida. India lahinguvälja innovatsioon oli ühe põlvkonna jooksul muutunud Euroopa suurtükiväe tunnuseks.
Kreeka idee kaks tuhande aasta liiga vara
Vanim teada olev seade, mis näitab rakettilennukiga seotud põhimõtteid, ei olnud relv üldse. Umbes 400 eKr ehitas kreeka Pythagorean Archytas puidust linnu, riputas selle juhtmete peale ja ajoi seda mööda vedelikke auruks jõuainena kasutades.
See ei läinud ruumile kuigi lähedale, ja keegi ei ehitanud ideeale pikka aega. Kuid aluseks olev põhimõte - et gaasijoa väljutamine ühes suunas lükkab objekti teises - on täpselt see, millele iga keemiline raketimootor tänapäeval veel toetub. Archytas jõudis selleni kaugelt enne, kui kellelgi oli püssiroodu proovida.
Mees, kes kujundas kosmolendi paberil
Kaugelt enne, kui ükski rakeet atmosfääri lahkus, töötas maakooli õpetaja provintsialses Venemaal välja matemaatika selle kohta, kuidas seda lõpuks teha saaks. Konstantin Tsiolkovski peetakse kosmolendude isaks ja ta oli ka esimene inimene, kes välis kosmoselifti, idee, milleni ta 1895. aastal jõudis, kui ta nägi hiljuti ehitatud Eiffeli torni.
Tema kõige tähtsam artikkel ruumi uurimisest raketiga juhitavate seadmete abil ilmus mai 1903 jahina, kümnendeid aastaid enne kui ühel valitsusel oli inseneriteadus või raha tema võrrandite testimiseks. Ta töötas välja orbitaalse raketiteaduse füüsika, kasutades vaid kriidi tahvlit, riigis, mis ei lançeritaks midagi orbiidile järgmise poole sajandi jooksul.
Relv, mis juhuse käigus ruumisse jõudis
Esimene rakeet, mis tahtlikult atmosfääri lahkus, oli ette nähtud linnade hävitamiseks, mitte nende uurimiseks. Pärast testlende MW 18014 käivitamist 20. juunil 1944 ületas V-2 Kármáni joone ja muutus esimeseks inimeste poolt loodud objektiks, kes kunagi ruumisse jõudis.
See verstapost tuli bombardeerimiskampaania keskel. Alates septembrist tulistasid Wehrmacht üle 3000 nendest rakettidest liitlaste linnadele, tabasid esmalt Londoni, seejärel Antverpi ja Liège. Sama inseneriteadus, mis esmalt ruumi puudutas, oli sel ajal terrori tööriist, surm meeldetuletus, et rakettide sõjalise ja teadusliku tee ei ole kunagi täielikult eraldatud.
Miks raketid tulevad jaotisteks
Staadiumite kasutamine ei ole ainult ajaloolist kurioositeet Huolongjingust, see on ikka veel tööprintsiip orbiidi saavutamiseks. Aastatel 1948-1950 testisid insenerid RTV-G-4 Bumper seeriat White Sands, hiljem Cape Canaveral, ehitades esimese kõrge kiiruse mitmetasandilise raketimaailma modernsusest. Üks neist saavutas 393 kilomeetri kõrguse White Sandsi kohal 24. veebruaril 1949, suurim kõrgus, milleni ükski rakeet kunagi sealt jõudis.
Staadiumitamise taga olev füüsika on lihtne: surnud massi pimendamine pooles lennus võimaldab jäänud mootoril kiirendada kergemat sõidukit. Saturn V esimene etapp, näiteks, pidin tõstma kõik mass selle kohal, kuid said siiski massisuhte umbes 10 ja spetsiifilise impulsi 263 sekundit, numbrid, mis näitavad, miks insenerid jätkavad kergeim võimalikku etappi otsinguid, mis koos hoiavad.
Iga džauli väljatõmbumine heitgaasist
Raketimootori kuiv konstruktsioon, kõik, mis jääb jäänud pärast kütuse ära käimist, on sageli vaid 5-20% sõiduki kogu stardimassist. See väike riistvara, mitte kütus, mida see kannab, on see, mis lõpuks domineerib rakettiprogrammi kulusid, sest paakide ja mootorite ehitamine, mis on kerged ja tugevad, on palju raskem kui neid kütusega täitmisega.
Selle riistvara parima kasutamise saavutamine tuleb düüsi juurde. Rakettidüüsid kasutavad peaaegu adiabaatilisi kujusid, mille ekspansiooni suhe on kõrge, mis jahutavad ja kiirendavad heitgaasi, saavutades kuni 70% energiaefektiivsust. Kütuse valik on oluline: vesinik ja hapnik koos annavad kõrgeim spetsiifilist impulsi mis tahes keemilise kütusesegu kombinatsioonist, kuid vesiniku tihedus on vaid umbes vesinikust üks neljateist, nii et mootorid, mis seda põletavad, vajavad suuremaid, raskemat turbopumpasid, mis vähendavad tõukejõu massisuhte, kompromiss, mis on nähtav RS-25 sarnase mootori võrdlemisel tihedamalt kütustatud kujundusega nagu NK-33.
Ükski nendest kompromissidest ei ole kadunud ühe sajandi rakettitehnoloogia jooksul. Iga start on endiselt läbirääkimised selle üle, kui palju surna massi sõiduk võib heita, kui tõhusalt võib düüs heitgaasi kujundada, ja kui tihedal kütusele ta julgeb põletada, samad kompromissid, mida Hiina arsenal-ohvitser ja vene kooliõpetaja juba kaugele ringlesid, enne kui kellelgi neist oli nimi inglise keeles.