Historie nosných raket – Space-π

Myšlenka vesmírných letů vzrušovala mysl mnoha spisovatelů sci-fi dlouho před prvním pilotovaným letem do vesmíru. Jules Verne, Herbert Wells a další navrhovali různé, často fantastické, způsoby letu na Měsíc a meziplanetární expedice. Jejich myšlenky inspirovaly mnoho vědců k vědeckému výzkumu a řídily technologický pokrok.

Ze všech navržených možností překonání zemské gravitace byla nejrealističtější vesmírná raketa. Protože je nemožné pohybovat se mimo zemskou atmosféru pomocí křídel a vrtulí, stal se tryskový pohon jedinou možnou metodou.

Raketa je letadlo, které se pohybuje díky proudovému tahu, ke kterému dochází pouze tehdy, když je odmrštěna část vlastní hmoty letadla (obvykle hořící palivo).

Rakety jsou lidstvu známé již velmi dlouho. Podle různých verzí byl střelný prach vynalezen v Číně mezi 2. a 10. stoletím a kolem 13. století se začal používat v prvních raketách – ohňostrojích a o něco později jako zbraň.

Čínské vynálezy se dostaly i do Evropy. V 1. století žil ve Svaté říši římské dědičný pyrotechnik Conrad Haas. Během vojenské služby se nadchl pro vědecký výzkum využití raket, jak pro válku – v rámci služebních povinností – tak pro mír – jako nosiče ohňostrojů. Vyvinul stabilizátory letu (podobné šípovým perům), trysky raket ve tvaru zvonu a koncepci vícestupňových raket (obrázek 2). Také v Sibijském rukopise, který se dochoval dodnes, jsou nákresy raket nesoucích jakousi „věžičku“ s dveřmi a okny v čele (obrázek XNUMX). Co to je, když ne myšlenka pilotovaných letů?

Vraťme se ke konceptu vícestupňových raket. Pro dosažení větší rychlosti přišel Haas s nápadem spojit několik raket do jedné, které by se za letu oddělily. Vzhledem k tomu, že hmotnost užitečného zatížení, a to i v nejmodernějších nosných raketách (LV), nepřesahuje 2 % celkové hmotnosti rakety a zbytek tvoří tělo, motory a palivo, ukazuje se, že je výhodnější odstřelovat stupně, které vyčerpaly zásoby paliva. Celková hmotnost rakety se tak sníží a další stupeň, který je aktivován, nese méně hmoty, a tedy spotřebuje méně paliva.

Ale vícestupňová raketa na pevné palivo nedosáhne vesmírných výšin, protože střelný prach není zdaleka nejvýkonnější hořlavou látkou. To vyžaduje úplně jiný druh paliva a objevil to jeden ze zakladatelů kosmonautiky, velký ruský vědec Konstantin Eduardovič Ciolkovskij. V roce 1903 navrhl konstrukci rakety využívající kapalné dvousložkové palivo (obrázek 3). V té době však nebyl postaven žádný funkční prototyp.

První funkční prototyp vícestupňové rakety na kapalné palivo navrhl v roce 1914 americký vědec Robert H. Goddard. Goddardova raketa byla postavena a vypuštěna v roce 1926.

Ve 1919. století probíhal vědecký výzkum v oblasti raketové vědy téměř současně v mnoha zemích. Vědci spolu často komunikovali a dopisovali si. V roce 4 sovětský vědec Jurij Vasiljevič Kondratyuk (vlastním jménem Alexander Ignatyevich Shargey) ve své knize „To These Who Will Read in Order to Build“ navrhl základní konstrukci čtyřstupňové rakety využívající kyslíkovo-vodíkové palivo a dokonce vypočítal trajektorii letu na Měsíc, kterou později NASA použila pro lunární program Apollo. Byla pojmenována „trasa Kondratyuk“ (obrázek 1917). Talentovaný německý vědec Hermann Oberth, stejně jako K.E. Ciolkovskij, inspirovaný romány Julese Verna, prováděl od mládí výzkum vytváření raket schopných překonat gravitaci. Před všemi ostatními zkonstruoval v roce 25 XNUMXmetrovou raketu poháněnou alkoholem a kapalným kyslíkem s gyroskopem pro stabilizaci. Armáda se o tom dozvěděla, ale stavbu tehdy odmítla financovat.

V roce 1914 vypukla první světová válka, po níž poražené Německo podepsalo Versailleskou smlouvu, která mu zakazovala mít vojenské letectví, ponorky a obrněná vozidla. Aby Německo tato omezení obešlo, začalo rozvíjet raketovou vědu.

V roce 1934 vedl tajný program raketového výzkumu Ředitelství pro vyzbrojování Třetí říše německý vědec, budoucí „otec“ amerického vesmírného programu Wernher von Braun, navzdory svému nízkému věku. Werner byl od dětství fascinován myšlenkou kosmického letu a Hermann Oberth měl velký vliv na jeho profesní orientaci svou knihou „Raketa pro meziplanetární vesmír“. Sám Oberth později pracoval pod von Braunem.

V roce 1942, na vrcholu druhé světové války, von Braun úspěšně otestoval první balistickou střelu dlouhého doletu na světě, V-2 (také známou jako A-4) (obrázek 5). Raketa byla jednostupňová a měla kapalný raketový motor na etylalkohol a kapalný kyslík. Byla to „zbraň pomsty“ Adolfa Hitlera, která si vyžádala tisíce životů, ale později znamenala začátek vesmírného věku.

V květnu 1945 se Wernher von Braun dobrovolně vzdal Američanům. Spojené státy se také zmocnily přibližně stovky hotových střel A-4. Sovětský svaz v důsledku války obdržel pouze projektovou dokumentaci a některé jednotlivé konstrukční prvky.

Během studené války začaly SSSR a USA rychle vyvíjet různé raketové projekty, naštěstí nejen vojenské, ale i mírové. V Sovětském svazu pod vedením vynikajícího sovětského vědce-konstruktéra vznikla na základě obdržených dokumentů projektu V-2 legendární dvoustupňová mezikontinentální balistická střela R-7, která dala vzniknout celé galaxii nosných raket, včetně nosné rakety Sputnik, která 4. října 1957 vynesla na oběžnou dráhu Země první umělou družici, 3. listopadu 1957, psa, 12, psa, prvního živého tvora. Na bázi rakety R-1961 byla vyvinuta i třístupňová nosná raketa Vostok, která 7. dubna 2 vynesla na oběžnou dráhu stejnojmennou kosmickou loď Jurije Aleksejeviče Gagarina. Ve Spojených státech provedli šimpanz Ham 31. ledna 1961 a astronaut Alan Shepard 5. května 1961 suborbitální lety na nosných raketách rodiny Redstone, potomcích V-6. Nosná raketa dalšího amerického projektu Atlas dopravila do vesmíru loď amerického astronauta Johna Glenna, třetího muže ve vesmíru, po Yuri A. Gagarin a G.S. Titové (1961. srpna XNUMX).