Šī vēsture diena: Robert H. Goddard veic šķidro degvielu raķetes pirmo lidojuma testu

2024 Autors: Sherilyn Boyd | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-16 09:37

Šī diena vēsturē: 1926. gada 16. marts

Šajā dienā vēsturē, 1926. gadā Roberts Goddars veica pirmo šķidrās degvielas raķetes lidojuma pārbaudi Auburnā, Masačūsetsā. Šī benzīna un šķidrā skābekļa darbināmo raķeti sadedzināja apmēram 20 sekundes, pirms to atcēla no zemes un pēc tam palielinājās līdz 41 pēdas augstumam, sasniedzot maksimālo ātrumu 60 mph. Diemžēl kamera Esther Goddard izmantoja, lai filmētu pirmo lidojumu, izlauzās no filmas pirms raķetes izdevās pamest zemi, tādēļ nav notikuma video par to, kā tas būtu bijis.

Goddard savā dienasgrāmatā ir ierakstījis sekojošo:

16. marts devās uz Auburn ar Sachs am. Estere un Roops nāca plkst. 13:00. Izmēģināta raķete pa 2,30. Tas izauga 41 pēda un devās 184 pēdas 2,5 sekunžu laikā, pēc tam, kad nolieca putekļu apakšējo pusi. Ievietoti materiāli laboratorijai….

Kaut arī atbrīvošana tika velk, raķete nepaaugstināja, bet uguns iznāca, un bija pastāvīgs rēciens. Pēc vairākām sekundēm tā lēni piecēlās, līdz tā nojauca rāmi, un pēc tam ar ātrgaitas ātrumu, līklošanos pa kreisi un ledu un sniegu pārspējot, turpināja strauji attīstīties.

Pēc 1921. gada Goddards eksperimentēja ar šķidrās degvielas uztveršanas raķetēm. Pirms tam viņš eksperimentēja ar strauju ātru ugunsdrošu krātuvi, taču tas izrādījās nepraktisks, tādēļ viņš pārcēlās uz šķidrā kurināmā izmantošanu; ko viņš pirmo reizi domāja rakstā, kuru viņš rakstīja 1909. gada 2. februārī, bet tajā laikā neveica. Viņš beidzot veiksmīgi izveidoja dzinēju šķidrās degvielas uzpildīšanai 1923. gadā un pastāvīgi uzlaboja konstrukciju, testējot to laboratorijas stacionārās plauktos.

Viņa sākotnējam šķidruma uzpildītajam raķešu projektam bija sadegšanas kamera raķetes augšpusē ar degvielas tvertni aizmugurē, kas bija ļoti siltumā aizsprostota (kā redzat attēlā). Viņš to darīja tā, kā viņš domāja, ka tas uzlabos stabilitāti, pārspējot aizmugurējo vilci. Pēc šī testa lidojuma viņš saprata, ka šis dizains faktiski nav padarījis raķeti par stabilāku un tādā veidā modificēts, ka tas ir ērtāk ievietot sadedzināšanas kameru raķetes aizmugurē. Pēc pieciem gadiem viņa raķetes tagad ļoti izskatījās, jo šodien raķetes izskatās, un viņš centās padarīt tos stabilākus, izmantojot žiroskopisko vadīšanas sistēmu. Viņš drīz vien veiksmīgi izveidoja šādu vadības sistēmu, un 1935. gada 28. martā viņš uzsāka savu A-5 raķeti līdz 4800 pēdas augstumā, vienlaikus panākot pārslodzes ātrumus šajā lidojumā.

Goddārda sapņi par to, ka kādreiz ierīko ierīci, kas varētu sākt vīrieti līdz mēness un vēlāk, sākās jau 1899. gadā, vienlaikus atzarot ķiršu koku. Tas ir viņa notikuma konts:

1899. gada 19. oktobra pēcpusdienā es piecēlos ar augstu ķiršu koku un, bruņojies ar redzēju, kas man joprojām ir, un krēsls, sāka no ķiršu koka nogriezt mirušos ekstremitātes. Tas bija viens no klusajiem, krāsainiem skaistuma pēcpusdienām, kādas mums bija oktobrī Jaunajā Anglijā, un, aplūkojot laukus austrumos, es iedomājos, cik lieliski būtu izveidot kādu ierīci, kurai bija pat iespēja augšupejot uz Marsu un kā tas izskatīsies nelielā mērogā, ja to nosūta no pļavas pie manām kājām … Es biju citāds zēns, kad es cēlu no koka, kad es uzcēlu par eksistenci, visbeidzot likās ļoti mērķtiecīgi.

Viņš vēlāk svinēja personīgo brīvdienu katru oktobri 19, viņa "Jubilejas diena". Viņa sapnis par raķešu izmantošanu, lai sasniegtu mēnesi un pēc tam, faktiski viņu pamudināja plašsaziņas līdzekļos. Tas galvenokārt izrietēja no publicētā ziņojuma 1920. gadā, kurā viņš izklāstīja eksperimentu, lai šautu raķeti uz Mēness, un pēc tam raķetēm, kas uzpildītas ar zibspuldzes pulveri, kas varētu aizdegties, kad tas nokrita mēnesī. Tas ļautu cilvēkiem uz Zemes ar pietiekami spēcīgu teleskopu, lai redzētu zibspuldzi un tādējādi spētu apstiprināt, ka raķete ir nogādājusi mēnesi. 1920. gada 13. janvārī, dienā pēc viņa ziņojuma publicēšanas; the Ņujorkas Laiks bija par to ziņot redakcionālajā rakstā:

Pēc tam, kad raķete iziet no mūsu gaisa un patiešām sākas tā garākajā ceļojumā, tā netiks paātrināta un saglabāta tā sprādziena dēļ, kādu tā varētu atstāt. Prasīt apgalvot, ka tā būtu noliedz dinamikas pamatlikumu, un tikai Dr. Einšteins un viņa izvēlētā desmiti, tik maz un piemēroti, ir licencēti to darīt.

Ka profesors Goddars ar viņa "priekšsēdētāju" Clark koledžā un Smithsonian Intensiācijas aizstāvēšanu nezina darbības un reakcijas attiecības un nepieciešamību kaut ko labāku nekā vakuumu, pret kuru reaģēt - teikt, ka tas būtu absurds Protams, viņam šķiet, ka viņiem tikai trūkst ikdienas zināšanu, kas glabājas augstskolās.

Protams, tas bija Times reportieris, kuram bija nepilnīga fizikas izpratne, nevis Goddards, kurš bija fizikas profesors. Faktiski Goddards saprata, ka tas būs iespējams, vēl joprojām augstskolā, kad viņš izlasīs Ņūtona Principia Mathematica, un redzēja, ka Ņūtona trešais likums ļautu kaut ko telpu vakuumā padarīt par kuģojamām. Redakcijas paziņojums nedaudz atsaucas uz šo likumu, taču viņš nespēj saprast, ka raķete, kas izplūst degvielu lielā ātrumā, nodrošina "darbību un reakciju", kas nepieciešama, lai nodrošinātu vakuumā vilces spēku.

Goddārda atbilde uz šo kritiku sākotnēji nebija zinātniski, vienkārši: "Katrs vīzija ir joks, kamēr pirmais cilvēks to neizdara; Tiklīdz tas tiek saprasts, tas kļūst par ikdienišķu."

1924. gadā viņam bija vairāk zinātniskas atbildes. Viņš izdeva grāmatu Populārā zinātne ik mēnesi kur viņš iepazīstināja ar eksperimentu, ko viņš tikko pabeidza, pārliecinoši pierādot, ka tiem, kas vēl joprojām šaubījās, ka raķete darbosies vakuumā. Šajā eksperimentā viņš parādīja, ka raķete patiešām darbosies vakuumā. Konkrēti, viņš testē 50 testus ar raķeti kamerā, kurā bija 1/1500 normālā atmosfēras spiediena. Rakete ne tikai radīja vilku šajā vidē, bet faktiski nodrošināja 20% lielāku vilces spēku nekā tas pats iestatījums un tests, kas veikts ar normālu atmosfēras spiedienu.

Neraugoties uz šo pārliecinošo pierādījumu, plašsaziņas līdzekļi to bieži bieži kritizēja par šo jautājumu. Tikai dienā pēc Apollo 11 iznākšanas, kamēr tā bija ceļā uz Mēness, tas bija Ņujorkas Laiks 1920.gadā publicēja atteikumu no saviem apgalvojumiem:

Turpmākā izpēte un eksperimentēšana apstiprināja Isaac Newton konstatējumus 17. gadsimtā, un tagad ir noteikti noteikts, ka raķete var funkcionēt gan vakuumā, gan atmosfērā. Times pauž nožēlu par kļūdu.

Goddard Citāti:

Tāpat kā zinātnēs mēs esam iemācījušies, ka mēs esam pārāk neziņā, droši izteikties neko neiespējami, tāpēc indivīdam, jo mēs nevaram zināt, kādi ir viņa ierobežojumi, mēs diez vai varam droši apgalvot, ka kaut kas noteikti ir vai nav no sevis. Katram jāatceras, ka neviens nevar paredzēt, kādas augstuma, bagātības vai lietderības paaugstināšanās viņš var pieaugt, kamēr viņš patiesi cenšas to izdarīt, un viņam vajadzētu gūt drosmi no tā, ka visas zinātnes kādreiz ir bijušas tādā pašā stāvoklī kā viņš, un ka tas bieži vien ir izrādījies taisnība, ka vakar sapnis ir šodien cerība un rītdienas realitāte. (Izvilkts no viņa vidusskolas valediktorijas runas "Par to, ka tiek dota palīdzība", kas tika izsniegta 21 gadu vecumā un beidzās slimības dēļ)

Tas nav vienkāršs jautājums, lai no veiksmīgiem eksperimentiem atšķirtu neveiksmi…. [Lielākā daļa] darbs, kas ir beidzot veiksmīgs, ir rezultāts virknei neveiksmīgu testu, kurā grūtības tiek pakāpeniski likvidētas.

Bonus fakti:

• 1951. gadā NASA un Amerikas Savienoto Valstu armijai bija jāmaksā 1 miljons ASV dolāru Goddāras atraitnei, pārkāpjot Goddārta patentus savā raķešu dizainā. Tajā laikā tas bija lielākais patentu izlīgums, kuru valdība jebkad bija spējis maksāt. Turklāt tas bija daudz naudas, nekā pats Goddardam bija dota viņa raķešu izpēte.
• Goddard ne tikai bija šķidro degvielu raķešu pionieris, bet arī viņš pirmais eksperimentēja ar jonu dzinējiem vēl 1916. un 1917. gadā. Viņš nevēlējās izmantot šos dzinējus, lai darbinātu raķeti kosmosā, bet drīzāk izmantotu lai kaut ko dotu, kad tas jau bija kosmosā. Lai gan viņš līdz 1916.gadam ar to neekspluatēja, viņš faktiski domāja tikai par diviem gadiem no vidusskolas, minot to žurnāla ierakstā 1906. gada 6. septembrī. Kopš tā laika šāda veida motors ir izmantots vairākas reizes reālās kosmosa programmas un pat tiek apspriesta Starptautiskajai kosmosa stacijai. Šobrīd kosmiskā stacija izmanto ķīmiskās raķetes, lai nospiestu sevi atpakaļ pareizajā orbītā, jo atmosfēras vilkšana palēnina to un ļauj to nolaisties. Tas izmaksā 210 miljonus ASV dolāru gadā. Tas ir domāts ar jonu dzinējiem, šīs izmaksas varētu samazināt līdz apmēram $ 11 miljoni gadā.
• Goddarda pirmā raķešu konstrukcija sasniegusi tikai aptuveni 2% efektivitāti, kas ir neticami zems siltuma dzinējam. Tomēr viņš drīz mēģināja piemērot īpašu sprauslu savām raķetēm, ko izstrādājis Gustav De Laval tvaika dzinējiem. Šī sprausla palielināja Goddārda raķetes efektivitāti līdz 63%.
• Goddarda dizains, lai izmantotu jau vajadzīgo šķidru skābekli, lai atdzesētu sadegšanas kameru, pirms tā tiek izmantota kā skābekļa padeve raķetēm, joprojām tiek izmantota līdz šai dienai. Tas ir svarīgi, lai degšanas kameras cietos materiālus noturētu sadedzināt, kamēr raķete tiek apdedzināta.
• Goddarda 1920. gada rakstā, ko publicēja Smitsonjans, viņš arī skaidri izklāstīja siltuma vairoga konstrukciju, ko izmanto, lai atkārtoti ieiet Zemes atmosfērā lielos ātrumos. Savā dizainā daži materiāla slāņi, kas varētu izturēt lielu karstumu, tiktu sadedzināti, kad atgriešanās kuģis nolaidās, ar sliktu siltuma vadītāju starp katru slāni, lai izolētu pārējos slāņus. Tādā veidā, ar pietiekami daudziem slāņiem, būtu iespējams atstāt kuģi no degšanas atkal.
• Goddārā viņa dzīves laikā bija daudzas veselības problēmas, sākot no brīža, kad viņš bija jauns. Kā zēns, viņam pastāvīgi bija jārisina problēmas ar kuņģi, kā rezultātā viņš palika ļoti plāns un vājš. Viņš arī cieta dažādus uzbrukumus ar bronhītu un dažādiem saaukstēšanās gadījumiem. Tas viss radīja viņam divus gadus pēc skolēnu vecuma skolā. Tomēr, visu šo laiku slimojot gultā, viņš drīz kļuva par autodidaktu, bieži pārbaudot dažādas fiziskās zinātnes grāmatas no bibliotēkas un studējot tos ļaunprātīgi. Kā pieaugušais viņš turpināja būt pakļauts slimībai, visvairāk pēc doktora grāda iegūšanas un uzņemšanas pie Princetonas viņš saslimis ar tuberkulozi un bija spiests atstāt Princetonu un atgriezties mājās, lai atgūtu.
• Goddards nomira no vēža 1945. gada 10. augustā pēc 62 gadu vecuma. Tikai 12 gadus vēlāk 1957. gada 4. oktobrī Padomju Savienība veiksmīgi izmantotu šķidrumu darbināmu raķeti, lai uzsāktu cilvēka izgatavotu objektu orbītā, Sputnik 1 ("Satellite 1"). 1961. gada 12. aprīlī Jurijs Gagarins kļuva par pirmo cilvēku, kurš tiks ielādēts kosmosā. Neliels astoņus gadus vēlāk Neils Armstrongs un Edvins Aldrīns Jr. gāja uz mēness. Ja viņš joprojām būtu dzīvs, Goddārdam būtu bijis 78 gadi, kad beidzot tika sasniegts viņa sapnis, par kuru viņš tika tik izsmiets.
• Ķīnieši sākotnēji izgāja raķetes pēc tam, kad atrada to, ko galu galā varētu pārdēvēt par šaujampulveri. "Melnā pulvera" izgudrojums bija diezgan nejaušība, kad alķīmiķi, kas mēģināja izveidot dzīves eliksīru, nevis radīja pulveri. Cilvēki, kas ir cilvēki, ātri noved pie dažādu uzliesmojošu ierīču, tostarp raķešu dzinēju ugunsgrēka bultas, attīstības. Čingismaits vēlāk nozog šo tehnoloģiju no ķīniešiem un izmantotu raķetes, iekarojot Austrumeiropas un Centrāleiropas daļas. Lielbritānijas raketes netika izmantotas līdz 19. gadsimta sākumam, kad tās izmantoja pret viņiem raķetes, bet 18.gadsimta beigās cīnījās ar Indijas karavīriem.
• Raketi, kas tika izmantoti Fort McHenry cīņā pie Baltimoras, kas iedvesmoja ASV valsts himnu, bija Congreve raķetes. 1804. gadā Sir William Congreve izgudroja raķetes. Šīm raķetēm bija dzelzs korpuss un izmantots melns pulveris degvielai ar sprāgstošām briesmām augšā, bieži vien aprīkots ar šrapnelu. Tās tika piestiprinātas pie koka staviņiem un tika sāktas no metāla A-rāmjiem. Šīs raķetes nebija briesmīgi efektīvas, bieži vien eksplodējot gaisā, nevis mērķa ietekmē. Turklāt tie bija gandrīz neiespējami precīzi orientēties. Tomēr viņiem bija apmēram divu jūdžu diapazons un labi strādāja kā psiholoģisks ierocis.
• Neskatoties uz daudziem mēģinājumiem tos pārliecināt citādi, ASV militārists sākotnēji neinteresēja Goddara raķetes, jo viņi neredzēja, kā tie būtu noderīgi. Galu galā flotes kuģis ar Goddardu noslēdza līgumu, lai izveidotu šķidrās degvielas raķetes, lai palīdzētu lidmašīnām pacelties no kuģiem.
• Pirmā pasaules kara laikā Goddards sāka strādāt pie tādas basukāņas ierīces kā militārajai lietošanai. Viņš pat izstrādāja šī vieglo kājnieku prototipu, atbrīvojušos ieroci un parādīja to ASV armijai. Tomēr karš beidzās piecas dienas pēc demonstrācijas, tāpēc viņa izgudrojums šajā laikā netika izmantots. Otrā pasaules kara laikā militārpersona sāka izmantot raķešu dzenējus granātas, kas ir ļoti līdzīgas dizainam, ko Goddards radīja vairāk nekā divus gadu desmitus pirms tam. Tas nav pārsteidzoši, jo šo bazuko izstrādāja viens no Goddārda kolēģiem Klārka universitātē, dr. C.N. Hickman, kurš arī bija strādājis ar Goddardu Pirmā pasaules kara prototipus.
• De Laval ne tikai būtiski veicināja tvaika dzinēju darbību un, protams, nejauši, radīja raķešu dizainu ar sprauslu, bet 1894. gadā izveidoja arī pasaulē pirmo centrbēdzes piena krēmu separatoru.