Kalliopelin periaatteet testattiin ensimmäisen kerran yli 2000 vuotta sitten, mutta se on todella ollut vasta viimeisen 70 vuoden aikana tai niin, että näitä koneita on käytetty avaruustutkimuksen sovelluksiin. Nykyään raketit vievät rutiininomaisesti avaruusaluksia aurinkokunnan järjestelmiin. Lähempänä maata raketit, jotka kuljettavat tarvikkeita kansainväliseen avaruusasemalle, voivat palata Maahan, laskeutua yksin ja käyttää uudelleen.
Varhainen rocketry
On tarinoita rakettitekniikasta, jota on käytetty tuhansia vuosia sitten. Esimerkiksi noin 400 eKr., Archytas, kreikkalainen filosofi ja matemaatikko, näytti puisen kyyhkynen, joka oli ripustettu johtoihin. NASA: n mukaan kyyhkynen työnnettiin ympärille karkaamalla höyryä.
Noin 300 vuotta kyyhkyskokeen jälkeen, Alexandrian sankarin sanotaan keksineen eolipilen (jota kutsutaan myös sankarin moottoriksi), NASA lisäsi. Pallomainen laite istui kiehuvan vesialtaan päällä. Kaasu höyrystyvästä vedestä meni pallon sisälle ja pääsi kahden vastakkaisilla puolilla olevien L-muotoisten putkien läpi. Poistuvan höyryn luoma työntövoima sai pallon pyörimään.
Historialaisten mielestä kiinalaiset kehittivät ensimmäiset todelliset raketit ensimmäisen vuosisadan alkupuolella. Niitä käytettiin värikkäisiin näyttelyihin uskonnollisten festivaalien aikana, samanlaisia kuin modernit ilotulitteet.
Seuraavan muutaman sadan vuoden aikana raketteja käytettiin pääasiassa sotilaallisina aseina, mukaan lukien versio nimeltään Congreve-raketti, jonka Britannian armeija kehitti 1800-luvun alkupuolella.
Kiipeilyä isät
Nykyaikana avaruuslennoilla työskentelevät tunnustavat usein kolme ”raketin isää”, jotka auttoivat työntämään ensimmäiset raketit avaruuteen. Vain yksi kolmesta selvisi riittävän kauan nähdäkseen raketteja käytettäväksi avaruustutkimukseen.
Venäläinen Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935) julkaisi NASA: n mukaan venäläisessä ilmailulehdessä ns. 1903 ns. Rakettiyhtälön. Kaava koskee raketin nopeuden ja massan välisiä suhteita sekä sitä, kuinka nopeasti kaasua poistuu, kun se poistuu ponneainejärjestelmän pakokaasusta ja kuinka paljon ponneainetta on. Tsiolkovsky julkaisi myös teorian monivaiheisista raketeista vuonna 1929.
Robert Goddard (1882-1945) oli amerikkalainen fyysikko, joka lähetti ensimmäisen nestepolttoainetta käyttävän raketin korkealle Auburnissa, Massachusettsissa, 16. maaliskuuta 1926. Hänellä oli kaksi Yhdysvaltain patenttia nestemäisten polttoaineiden käyttämiseksi ja myös kahden tai kolmivaiheinen raketti, joka käyttää kiinteää polttoainetta, NASA: n mukaan.
Hermann Oberth (1894-1989) syntyi Romaniassa ja muutti myöhemmin Saksaan. NASA: n mukaan hän kiinnostui rocketrystä jo varhaisessa iässä ja 14-vuotiaana hän kuvitteli "kosketusraketin", joka voisi liikkua avaruuden kautta käyttämällä vain pakokaasuaan. Aikuisena hänen opinnoissaan käsiteltiin monivaiheisia raketteja ja sitä, kuinka käyttää rakettia paeta maan painovoimaa. Hänen perintönsä pilaa se, että hän auttoi V-2-raketin kehittämistä natsi-Saksaan toisen maailmansodan aikana; rakettia käytettiin Lontoon pommituksiin. Oberth asui vuosikymmeniä sen jälkeen, kun avaruustutkimus alkoi, ja näki raketit vievät ihmiset aina kuuhun ja katseli uudelleen ja uudelleen käytettäviä avaruussukkulalaivojen miehistöjä avaruuteen uudestaan ja uudestaan.
Raketit avaruuslennossa
Toisen maailmansodan jälkeen useita saksalaisia rakettitieteilijöitä muutti sekä Neuvostoliittoon että Yhdysvaltoihin auttaen näitä maita 1960-luvun avaruuskilpailussa. Kilpailussa molemmat maat halusivat osoittaa teknisen ja sotilaallisen paremmuuden käyttämällä avaruutta rajana.
Raketteja käytettiin myös ylemmän ilmakehän säteilymittausten tekemiseen ydinkokeiden jälkeen. Ydinräjähdykset päättyivät pääosin vuoden 1963 rajoitetun ydinkoekieltosopimuksen jälkeen.
Raketit toimivat hyvin maapallon ilmakehässä, mutta oli vaikeaa miettiä, kuinka ne lähetetään avaruuteen. Rakettitekniikka oli alkuvaiheessa ja tietokoneet eivät olleet riittävän tehokkaita simulaatioiden suorittamiseen. Tämä tarkoitti, että lukuisat lentotestit päättyivät rakettien räjähtävään dramaattisesti sekunnin tai minuutin kuluttua laukaisupaneelista poistumisesta.
Ajan ja kokemuksen kanssa edistymistä kuitenkin tehtiin. Rakettia käytettiin ensimmäistä kertaa lähettämään jotain avaruuteen Sputnik-operaatiossa, joka käynnisti Neuvostoliiton satelliitin 4. lokakuuta 1957. Muutaman epäonnistuneen yrityksen jälkeen Yhdysvallat käytti Jupiter-C-rakettia Explorer 1: nsä puolustamiseen. satelliitti avaruuteen 1. helmikuuta 1958.
Kesti vielä useita vuosia, ennen kuin jompikumpi maa tunsi itsensä tarpeeksi luottavaiseksi käyttämään raketteja ihmisten lähettämiseen avaruuteen; molemmat maat aloittivat eläimillä (esimerkiksi apinoilla ja koirilla). Venäläinen kosmonautti Juri Gagarin oli ensimmäinen ihminen avaruudessa, jättäen Maan 12. huhtikuuta 1961, Vostok-K-rakettiin, monirentoiselle lennolle. Noin kolme viikkoa myöhemmin Alan Shepard teki ensimmäisen amerikkalaisen suborbitaalisen lennon Redstone-raketilla. Muutamaa vuotta myöhemmin NASA: n elohopea-ohjelmassa virasto vaihtoi Atlas-raketteihin saavuttaakseen kiertoradan, ja vuonna 1963 John Glennistä tuli ensimmäinen amerikkalainen, joka kiertää maata.
Kuuhun suunnattuaan NASA käytti Saturn V -rakettia, joka oli 363 metrin korkeudessa ja sisälsi kolme vaihetta - viimeisen, joka oli suunniteltu riittävän voimakkaana eroamaan maan painovoimasta. Raketti käynnisti menestyksekkäästi kuusi laskuoperaatiota vuosina 1969 - 1972. Neuvostoliitto kehitti kuu-raketin nimeltä N-1, mutta sen ohjelma keskeytettiin pysyvästi useiden viivästysten ja ongelmien, mukaan lukien tappava räjähdys, jälkeen.
NASA: n avaruussukkulaohjelmassa (1981–2011) käytettiin ensimmäistä kertaa kiinteitä raketteja ihmisten kiihdyttämiseksi avaruuteen, mikä on huomattavaa, koska toisin kuin nestemäisiä raketteja, niitä ei voida sammuttaa. Itse sukkulassa oli kolme nestepolttoainetta käyttävää moottoria, joissa oli kaksi kiinteää rakettien vahvistinta. Vuonna 1986 kiinteän raketin tehostajan O-rengas epäonnistui ja aiheutti katastrofaalisen räjähdyksen, tappaen seitsemän astronauttia avaruussukkulan Challengerilla. Kiinteät rakettien vahvistimet suunniteltiin uudelleen tapahtuman jälkeen.
Raketteja on sittemmin käytetty lähettämään avaruusaluksia kauempana aurinkokuntamme: Kuun, Venuksen ja Marsin ohi 1960-luvun alkupuolella, jotka myöhemmin laajenivat kymmenien kuiden ja planeettojen etsintään. Raketit ovat kuljettaneet avaruusaluksia koko aurinkokunnan alueella, joten tähtitieteilijöillä on nyt kuvia jokaisesta planeetasta (samoin kuin kääpiöplanetosta Plutosta), monista kuista, komeetoista, asteroideista ja pienemmistä esineistä. Ja voimakkaiden ja edistyneiden rakettien takia Voyager 1 -aluksen alus pystyi poistumaan aurinkokuntamme ja pääsemään tähtien väliseen avaruuteen.
Tulevaisuuden raketit
Useat yritykset monissa maissa valmistavat nyt ruuvaamattomia raketteja - Yhdysvallat, Intia, Eurooppa ja Venäjä, mainitakseni vain muutamia - ja lähettävät rutiininomaisesti armeijan ja siviilin hyötykuormia avaruuteen.
Ja tutkijat ja insinöörit pyrkivät jatkuvasti kehittämään entistä kehittyneempiä raketteja. Paul Allenin ja Burt Rutanin tukema ilmailualan suunnitteluyritys Stratolaunch pyrkii käynnistämään satelliitteja siviililentokoneilla. SpaceX ja Blue Origin ovat myös kehittäneet uudelleenkäytettäviä ensimmäisen vaiheen raketteja; SpaceX: llä on nyt uudelleenkäytettäviä Falcon 9 -raketteja, jotka rutiininomaisesti kuljettavat rahtia kansainväliselle avaruusasemalle. [Kuvissa: SpaceX: n ensimmäinen Falcon Heavy Rocket käynnisti menestyksen!]
Asiantuntijat ennustavat, että tulevaisuuden raketit kykenevät kuljettamaan suurempia satelliitteja avaruuteen ja saattavat pystyä kuljettamaan useita satelliitteja samanaikaisesti, Los Angeles Times kertoi. Nämä raketit voisivat käyttää uusia komposiittimateriaaleja, elektroniikan kehitystä tai jopa tekoälyä työnsä suorittamiseen. Tulevat raketit voivat käyttää myös erilaisia polttoaineita - kuten metaania -, jotka ovat ympäristölle terveellisempiä kuin perinteisempi kerosiini, jota nykyään käytetään raketeissa.
