Ta dan v zgodovini: Robert H. Goddard opravi prvi preizkus letenja rakete s tekočim gorivom

2024 Avtor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 09:38

Ta dan v zgodovini: 16. marec 1926

Na ta dan v zgodovini leta 1926 je Robert Goddard opravil prvi test letenja rakete za tekoče gorivo v Auburnu v Massachusettsu. Ta raketa z bencinskim ali tekočim kisikom je gorila približno 20 sekund, preden se je dvignila od tal in se nato dvignila na višino 41 čevljev, dosegla najvišjo hitrost 60 mph. Na žalost je kamero Esther Goddard uporabila za snemanje prvega leta, ki je potekala iz filma, preden je raketa uspela zapustiti tla, tako da ni nobenega videoposnetka o dogodku, kakršen bi bil.

Goddard je v svojem dnevniku zapisal naslednje:

16. marca je šel v Auburn s Sachsom v am. Esther in gospod Roope sta prišla ob 1 uri. Preizkušena raketa ob 2.30. Dvignil se je 41 metrov in šel 184 čevljev, čez 2,5 sekunde, potem ko je spodnja polovica šobe izgorela. V laboratorij so prinesli materiale….

Čeprav je bila izpustitev potegnjena, raketa ni sprva vzpenjala, toda plamen se je iztegnil in obstajala je stalna rjava. Po nekaj sekundah se je dvignila, počasi, dokler ni počistila okvirja, nato pa hitrost hitre vlakovne krivulje, ki se je zavihtela levo in udarila na led in sneg, še vedno gre hitro.

Goddard je od leta 1921 izvajal eksperimente na raketah s tekočimi gorivi. Pred tem je eksperimentiral z uporabo toka hitrih trdnih polnitev, vendar se je to izkazalo za nepraktično, zato se je preusmeril na tekoče gorivo; nekaj, o čemer je prvič razmišljal v papirju, ki ga je napisal 2. februarja 1909, a se takrat ni uresničil. Končno je bil uspešen pri ustvarjanju motorja za raketo s tekočimi gorivi leta 1923 in se je pri načrtovanju stalno izboljševal, testiral v statičnih stojnicah v laboratoriju.

Njegova prvotna zasnova raketne tekočine je imela zgorevalno komoro na vrhu rakete z rezervoarjem v hrbtni strani, močno zaščiten (kot vidite na sliki). To je storil tako, kot je mislil, da bi to izboljšalo stabilnost, preden bi imeli potisk nazaj. Po tem preizkusnem letu je ugotovil, da ta zasnova dejansko ni naredila rakete bolj stabilno in je tako spremenila, da bi se zgorevalska komora postavila v zadnjo stran rakete, kar je bolj priročno. Pet let kasneje so njegove rakete gledale zelo veliko, saj so danes rakete in se je začel osredotočati na to, da bi postali stabilnejši z uporabo sistema za vodenje žiroskopov. Kmalu je uspel ustvariti tak sistem vodenja in 28. marca 1935 je zagnal svojo raketo A-5 na višino 4800 ft., Medtem ko je dosegel supersonične hitrosti na tem letu.

Goddardove sanje, ki so nekega dne zgradili napravo, ki bi lahko začela človeka na Luno in naprej, se je začela leta 1899, medtem ko je obrezovala češnjo. To je njegov račun o dogodku:

V popoldanskih urah 19. oktobra 1899 sem se povzpel na visoki češnjev, in oborožen z žago, ki jo še imam, in sekirjem, začel obrezovati mrtve okončine iz češnjevega drevesa. Bila je to ena od mirnih, barvitih popoldanskih dni čiste lepote, ki jo imamo v oktobru v Novi Angliji, in ko sem pogledal na polja na vzhodu, sem si predstavljal, kako čudovito bi bilo narediti nekaj pripomočkov, ki so imeli celo možnost naraščanja na Mars in kako bi izgledal na majhnem merilu, če bi bil poslan s travnika na noge … Bil sem drugačen fant, ko sem spustil drevo, odkar sem se na koncu spustil na konec, se je zdelo zelo namerno.

Kasneje je 19. oktobra praznoval osebni praznik, svoj "obletnico". Njegovo sanje o uporabi rakete, da bi dosegli Luno in naprej, ga je dejansko zasmejal v medijih. To je predvsem izhajalo iz objavljenega poročila leta 1920, kjer je opisal poskus, kako streljati raketo na Luno, nato pa raketo natovoriti z bliskavim prahom, ki se bo vžgal, ko bo udaril na Luno. To bi omogočilo ljudem na Zemlji z dovolj močnimi teleskopi, da bi videli bliskavico in tako lahko potrdili raketo, ki je bila na Luni. 13. januarja 1920, dan po objavi njegovega poročila; na New York Times je o tem povedal v uvodniku:

Ko raketa zapusti naš zrak in se zares začne na daljšem potovanju, se ne bo pospešila in ne vzdrževala eksplozija obtožb, ki bi jo lahko potem odšli. Trditi bi, da bi bilo to, da bi zanikali temeljni dinamični zakon in le licenco imata le Dr. Einstein in njegova izbrana ducatka, tako malo in ustrezna.

Ta profesor Goddard s svojim "stolom" na kolidžu Clark in podizvajalcem Smithsonian Instituta ne pozna razmerja delovanja in reakcije ter potrebe, da je nekaj boljšega od vakuuma, na katerega bi se lahko odzval - absurdno. Seveda le zdi, da v vsakem trenutku ne goji znanja, ki je vsak dan v srednjih šolah.

Seveda je bil Times reporter, ki je imel pomanjkljivo razumevanje fizike, ne Goddard, ki je bil profesor fizike. Dejstvo je, da je Goddard spoznal, da bi bilo to mogoče, medtem ko bi še vedno v srednji šoli, ko je prebral Newtonovo osnovo Mathematica in ugotovil, da bi Newtonov tretji zakon dovolil, da bi bilo nekaj v vakuumu vesolja, da bi bil plovni. Uredniška izjava zgoraj se nekoliko sklicuje na ta zakon, vendar se ne zaveda, da raketa, ki izstreljuje gorivo pri visokih hitrostih, zagotavlja "akcijo in reakcijo", ki je potrebna za zagotovitev vleke v vakuumu.

Goddardov odgovor na to kritiko na začetku ni bil znan, preprosto: "Vsaka vizija je šala, dokler prvi človek ne doseže tega; ko je spoznala, postane običajna."

Leta 1924 je imel več znanstvenega odgovora. Objavil je članek v Popular Science Monthly kjer je opisal eksperiment, ki ga je pravkar dokončno dokazal, za tiste, ki še vedno dvomijo, da bi raketa delala v vakuumu. V tem poskusu je pokazal, da bi raketa dejansko delala bolje v vakuumu. Konkretno je opravil 50 testov rakete v komori, ki je imela 1/1500 normalnega atmosferskega tlaka. Ne le, da je raketa v tem okolju še vedno zagotavljala potiskanje, ampak je dejansko zagotovila 20% več potiska od enake nastavitve in preizkusa z normalnim atmosferskim tlakom.

Kljub temu prepričljivemu dokazu so mediji še vedno kritizirali o tej točki. Šele po dnevu po uvedbi Apolla 11, medtem ko je bilo na poti na Luno, ni bilo New York Times objavila umik svojih izjave leta 1920:

Nadaljnje preiskave in eksperimentiranje so potrdile ugotovitve Isaca Newtona v 17. stoletju in zdaj je zagotovo ugotovljeno, da raketa lahko deluje v vakuumu in v ozračju. The Times obžaluje napako.

Goddard Citati:

Tako kot v znanosti smo se naučili, da smo preveč nejezni varno izgovoriti ničesar nemogoče, tako za posameznika, ker ne moremo vedeti, kakšne so njegove omejitve, težko lahko z gotovostjo rečemo, da je vse nujno znotraj ali izven njegovega razumevanja. Vsak mora zapomniti, da nihče ne more napovedati, kakšne višine bogastva, slave ali koristnosti se lahko dvigne, dokler se ne bo iskreno trudil, in bi moral vzbuditi pogum iz dejstva, da so bile vse znanosti v določenem času v enakem stanju kot on, in da se je pogosto izkazalo, da je včerajšnja sanje danes upanje in realnost jutrišnjega dne. (Odlomek iz njegovega srednješolskega govorečega govora "O prevzemanju stvari za dodeljeno", ki je bil opravljen pri 21 letu, ko je zaradi bolezni zakasnel)

Ni enostavno razlikovati od uspešnih poskusov… [Večina] dela, ki je končno uspešna, je rezultat vrste neuspešnih testov, pri katerih se težave postopoma odpravijo.

Bonus Dejstva:

• Leta 1951 so NASA in ameriška vojska morale plačati 1 milijon dolarjev Goddardovi vdovi zaradi kršenja Goddardovih patentov v lastnih raketnih modelih. To je bilo takrat, ko je vlada morala plačati največjo patentno poravnavo. Poleg tega je bilo to veliko več denarja, kot je bil sam Bogdard kdaj uporabil za svoje raketne raziskave.
• Goddard ni bil le pionir rakete na tekoči gorivo, temveč je bil tudi prvi, ki je eksperimentiral z ionskimi potisnimi napravami vse do leta 1916 in 1917. Ni želel uporabiti teh potisnikov, da bi sprožili raketo v vesolje, da bi nekaj pospešili, ko je že bil v vesolju. Čeprav ni eksperimentiral s tem do leta 1916, je v resnici mislil na to samo dve leti iz srednje šole, ki ga je omenil v zapisu z dne 6. septembra 1906. Od takrat je bil ta tip bočnika že večkrat uporabljen realne vesoljske aplikacije in se celo razmišlja za Mednarodno vesoljsko postajo. Vesoljska postaja trenutno uporablja kemične rakete, da se potisne nazaj v pravilno orbito, ker atmosferski vlečenje upočasni in povzroči, da se spušča. To stane 210 milijonov dolarjev na leto. To se je pomislilo pri ionskih potisnikih, ta cena bi se lahko zmanjšala na približno 11 milijonov dolarjev na leto.
• Prvi Goddardov prvi raketni model je dosegel le približno 2-odstotno učinkovitost, kar je neverjetno nizko pri toplotnem motorju. Vendar pa je kmalu poskusil uporabiti posebno šobo za svoje rakete, ki jih je razvil Gustav De Laval za parne stroje. Ta šoba je povečala Goddardovo raketno učinkovitost na 63%.
• Goddardova zasnova za uporabo že potrebnega tekočega kisika za hlajenje zgorevalne komore pred uporabo, ko se oskrba s kisikom za raketo še vedno uporablja do danes. To je bistveno, da se trdni material zgorevalne komore ne zgori, medtem ko raketa strelja.
• V Goddardovem dokumentu iz leta 1920, ki ga je izdal Smithsonian, je tudi jasno predstavil zasnovo toplotnega ščita, ki ga je treba uporabiti za ponovno vstopanje v atmosfero Zemlje pri visokih hitrostih. V svoji zasnovi so plasti nekega materiala, ki bi lahko zdržale visoke temperature, spali, ko se je vrnila plovila, pri čemer je bil med vsakim slojem slabi toplotni prevodnik, da bi izolirali druge plasti. Na ta način, z dovolj plasti, bi bilo mogoče obdržati plovilo pri zgorevanju ob ponovnem vstopu.
• Goddard je v svojem življenju imel številne zdravstvene težave, odkar je bil mlad. Kot deček se je nenehno ukvarjal s težavami v želodcu, zaradi česar je ostal zelo tanek in krhk. Prav tako je trpel različne napade z bronhitisom in različnimi prehladi. Vse to je privedlo do tega, da je na koncu dve leti za drugim študentom svoje starosti v šoli. Vendar je v tem času bolan v postelji kmalu postal avtodidakt, pogosto preverja različne fizikalne knjige iz knjižnice in jih precej proučuje. Kot odrasel, je bil še naprej nagnjen k bolezni, najbolj resno po tem, ko je doktoriral in prevzel položaj pri Princetonu, se je zbolel za tuberkulozo in je bil prisiljen zapustiti Princeton in se vrnil domov, da bi se ozdravil.
• Goddard je umrl zaradi raka 10. avgusta 1945 pri 62 letih. Le 12 let kasneje 4. oktobra 1957 je Sovjetska zveza uspešno uporabila raketo s tekočim gorivom, da bi v orbito lansiral človeški predmet v orbito, Sputnik 1 ("Satellite 1"). 12. aprila 1961 je Jurij Gagarin postal prvi človek, ki se je spustil v vesolje. Neočiščena 8 let kasneje sta Neil Armstrong in Edwin Aldrin, Jr. hodila po Luni. Če bi bil še vedno živ, bi bil Goddardu star 78 let, ko je bil končno dosežen sanj, za katerega je bil tako izmišljen.
• Rockets so prvotno izumili kitajski, ko so odkrili, kaj se bo sčasoma preimenovalo v smodnik. Izum "črnega prahu" je bil dokaj nesrečen, ko so alchemiki skušali ustvariti eliksir življenja, namesto tega ustvarili prašek. Ljudje, ki so ljudje, so to hitro pripeljali do razvoja različnih žaljivih naprav, vključno z puščicami, ki so jih uporabljale rakete. Genghis Khan je kasneje kradel to tehnologijo s kitajskih in uporabil rakete pri osvajanju delov Vzhodne in Srednje Evrope. Britanci niso začeli uporabljati rakete vse do začetka 19. stoletja, ko so imeli rakete proti njim, medtem ko so se borili proti indijskim vojakom v poznem 18. stoletju.
• Rakete, uporabljene v bitki Fort McHenry v bližini Baltimora, ki so navdihnile ameriško himno, so bile rakete Congreve. Rakete Congreve so izumili Sir William Congreve leta 1804. Te rakete so imele železno ohišje in uporabile črni prah za gorivo z eksplozivnimi bojnimi glavami na vrhu, pogosto opremljene s šrapnelom. Bili so pritrjeni na lesene drogove in lansirani iz kovinskih A-okvirjev. Te rakete niso bile ućinkovito ućinkovite, pogosto eksplodirajo v zraku, ne pa ob vplivu cilja. Poleg tega je bilo skoraj nemogoče ciljati natančno. Vendar so imeli približno dva miljska območja in dobro delali kot psihološko orožje.
• Kljub številnim poskusom, da bi jih drugače prepričali, se ameriška vojska na začetku ni zanimala za rakete Goddarda, ker niso videli, kako bi bile koristne. Sčasoma se je mornarica z Goddardom dogovorila za gradnjo rakete na tekoče gorivo, da bi pomagal letala pri vzletu z ladij.
• Med prvo svetovno vojno je Goddard začel delati na bazookah, kot je naprava, ki jo uporablja vojska. Razvil je tudi prototip te lahke pehote, brez orožja in ga pokazal ameriški vojski. Vendar pa se je vojna končala pet dni po predstavitvi, zato se njegov izum v tem trenutku ni uporabljal. V drugi svetovni vojni je vojska začela uporabljati raketne pogonske granate, zelo podobna modelom, ki jih je Goddard dosegel več kot dve desetletji prej. To ni presenetljivo, saj je ta bazooka razvil eden od Goddardovih kolegov na Univerzi Clark, dr. C. N. Hickman, ki je delal tudi z Goddardom na prototipu prve svetovne vojne.
• De Laval ni le pomembno prispeval k parnim motorjem in seveda, nenamerno, na raketni dizajn s svojo šobo, temveč je leta 1894 ustvaril tudi prvi centrifugalni separator za mlečno smetano na svetu.