Този ден в историята: Робърт Х. Годард изпълнява първия полетен тест на ракета с течно гориво

2024 Автор: Sherilyn Boyd | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 09:37

Този ден в историята: 16 март 1926 г.

На този ден в историята, 1926 г., Робърт Годард извърши първия полетен тест на ракета с течно гориво в Оубърн, Масачузетс. Тази ракета, заредена с бензин и течен кислород, се изгаря за около 20 секунди, преди да се повдигне от земята и впоследствие да се издигне до височина от 41 фута, достигайки максимална скорост от 60 мили в час. За съжаление камерата, която Естер Годард използваше, за да запише първия полет, изтече от филма, преди ракетата да успее да напусне земята, така че няма да има видеоклип на събитието, както би се случило.

Goddard записва следното за това стартиране в дневника си:

16 март. Отидох в Оубърн със Сакс в пр. Естер и г-н Roope излязоха в 1 ч. Ракета се опита при 2.30. Тя се издига на 41 фута и отива 184 фута, за 2,5 секунди, след като долната половина на дюзата изгоря. Доставя материали до лабораторията.,,,

Въпреки че освобождението беше изтеглено, ракетата не се изправи отначало, но пламъкът излезе и имаше постоянен рев. След няколко секунди тя се издигаше бавно, докато не изчисти рамката, а след това с бърза скорост на влака, извивайки се наляво и удряйки лед и сняг, продължавайки бързо.

Годард извършва експерименти с ракети с течно гориво от 1921 г. Преди това той експериментира с използването на поток от твърди твърди заряди, но това се оказва непрактично, затова той се насочи към използването на течно гориво; нещо, за което първо се беше замислил в една книга, която написа на 2 февруари 1909 г., но по това време не беше преследвал. Той най-накрая успял да създаде двигател за ракета с течно гориво през 1923 г. и непрекъснато се подобрил върху дизайна, като го тествал в статични стелажи в лаборатория.

Неговият начален дизайн на ракета с течно гориво имаше горивната камера в горната част на ракетата с резервоара за гориво в задната част, силно защитена от топлина (както виждате на снимката). Той го направи по този начин, тъй като той мислеше, че това ще подобри стабилността в сравнение с натиска в задната част. След този изпитателен полет той осъзна, че този дизайн всъщност не прави ракетата по-стабилна и така я модифицира, за да постави горивната камера в задната част на ракетата, което е по-удобно. Пет години по-късно ракетите му сега изглеждаха много като ракетите днес и той започна да се фокусира върху това да ги направи по-стабилни, използвайки гироскопична система за насочване. Той скоро успя да създаде такава система за ориентиране и на 28 март 1935 г. изстреля ракетата си А-5 на височина от 4800 фута, докато постига свръхзвукови скорости по този полет.

Мечтите на Гидърд, че някой ден може да построи устройство, което да изстрелва човек на Луната и отвъд него, започва през 1899 г., докато подрязва едно черешово дърво. Това е неговата сметка за събитието:

В следобеда на 19 октомври 1899 г. се изкачих на висок череша и с въоръжен с трион, който все още имам и с брадва, започнах да отрязвам мъртвите крайници от черешовото дърво. Това беше едно от тихите, цветни следобеди на чистата красота, които имахме през октомври в Нова Англия и докато гледах към полетата на изток, си представих колко прекрасно би било да се направи нещо, което дори имаше възможност да се издигне на Марс и как ще изглежда в малък мащаб, ако бъде изпратен от поляната в краката ми … Аз бях друго момче, когато слязох от дървото, когато се изкачих за съществуване, най-сетне изглеждаше много целенасочено.

Той по-късно отпразнува личен празник на 19 октомври - "Деня на годишнината". Мечтата му да използва ракета, за да достигне до луната и извън нея, всъщност го накара да се подиграва в медиите. Това произтича основно от публикуван доклад през 1920 г., където той описва експеримент, за да застреля ракета на луната и след това да има ракетата, натоварена с флаш прах, която ще се възпламени, когато удари луната. Това би позволило на хората на Земята достатъчно мощни телескопи, за да видят светкавицата и по този начин ще могат да потвърдят, че ракетата го е направила на луната. На 13 януари 1920 г., ден след публикуването на неговия доклад; на Ню Йорк Таймс имаше следното да каже за това в една редакция:

След като ракетата напусне нашия въздух и наистина започва по-дългото си пътуване, то няма да бъде ускорено нито поддържано от експлозията на таксите, които биха могли да бъдат оставени. Да се твърди, че това ще бъде, е да се отрече основен закон на динамиката и само д-р Айнщайн и неговата избрана дузина, толкова малко и годни, са лицензирани да направят това.

Този професор Годард със своя "стол" в колежа Кларк и консултирането на института "Смитсониън" не познава връзката на действието и реакцията и необходимостта да има нещо по-добро от вакуум, срещу който да реагира - да каже, че ще бъде абсурд. Разбира се, изглежда, че му липсват знанията, които всекидневно се излъчва в гимназиите.

Разбира се, репортерът на "Таймс" имаше лошо разбиране за физиката, а не Годар, който беше професор по физика. Всъщност Годар е разбрал, че това ще е възможно, докато е още в гимназията, когато чете "Principia Mathematica" на Нютон и е видял, че Третият закон на Нютон ще позволи нещо във вакуума на пространството да бъде плавателно. Изявлението на редактора по-горе споменава този закон, но не осъзнава, че ракетата, изхвърляща горивото си при високи скорости, осигурява "действието и реакцията", необходими за осигуряване на тяга във вакуум.

Отговорът на Годар на тази критика първоначално не бил научен, просто, "Всяко видение е шега, докато първият човек не го постигне; веднъж осъзнах, че става често срещано."

През 1924 г. той има по-научен отговор. Той публикува вестник в Популярни науки месечно където той очерта експеримент, който току-що беше направил, доказвайки убедително, за тези, които все още се съмняваха, че ракетата ще работи във вакуум. В този експеримент той показа, че ракетата действително ще работи по-добре във вакуум. По-конкретно, той е провел 50 теста на ракета в камера, която е имала 1/1500 нормално атмосферно налягане. Не само, че ракетата все още осигурява тежест в тази среда, но всъщност осигуряваше 20% по-голяма теглителна сила, отколкото същата настройка и тест, извършени при нормално атмосферно налягане.

Въпреки това убедително доказателство, той все още често е критикуван по този въпрос от медиите. Едва в деня след пускането на Аполон 11, докато беше на път към луната, Ню Йорк Таймс публикуваха оттегляне на изявленията си през 1920 г.:

По-нататъшно разследване и експериментиране потвърждават констатациите на Исак Нютон през 17-ти век и сега определено е установено, че една ракета може да функционира във вакуум, както и в атмосфера. "Таймс" съжалява за грешката.

Goddard Цитати:

Точно както в науките научихме, че не сме сигурни, че сме твърде невежи, за да произнесем нещо невъзможно, така че за индивида, тъй като не можем да разберем какви са неговите ограничения, едва ли можем да кажем със сигурност, че всичко е задължително вътре или извън него. Всеки трябва да помни, че никой не може да предвиди до каква височина на богатство, слава или полезност може да се издигне, докато той се е стремял честно, и трябва да извлече кураж от факта, че всички науки са били в едно и също време в същото състояние той и че често се е доказало, че мечтата на вчера е надеждата за днес и реалността на утрешния ден. (Извадка от изявлението на голдикаторската си реч "Вземайки нещата за отпускане", изпратено на 21-годишна възраст, завършило късно поради болест)

Не е просто въпросът да се разграничат неуспешните от успешните експерименти.,,. Най-накрая работата, която е успешна, е резултат от поредица от неуспешни тестове, при които трудностите постепенно се елиминират.

Бонусни факти:

• През 1951 г. НАСА и армията на Съединените щати са платили 1 милион долара за вдовицата на Годар, заради това, че са нарушили патентите на Годар в собствените си проекти за ракети. Това беше по това време най-голямото патентно споразумение, което правителството е трябвало да изплати. Освен това, това са много повече пари, отколкото самият Бог Годар, който някога е бил дал да извърши ракетните си изследвания.
• Goddard не само е бил пионер на ракети с течно гориво, но е и първият, който експериментира с йонни тласкачи през 1916 и 1917 г. Той не се стреми да използва тези тласкачи, за да задвижва ракета в космоса, а по-скоро да използва за да задвижват нещо, щом вече беше в космоса. Въпреки че не е експериментирал с това до 1916 г., той всъщност се е сетил за това само две години от гимназията, споменавайки го в дневника на 6 септември 1906 г. Оттогава този тип тласкач е използван многократно приложенията в реално пространство и дори се разглеждат за Международната космическа станция. Понастоящем космическата станция използва химически ракети, за да се върне в правилната орбита, тъй като атмосферното плъзгане забавя това и я кара да слезе. Това струва 210 млн. Долара годишно. Смята се, че с йонни тласкачи тази цена може да бъде намалена на около 11 милиона долара годишно.
• Първият проект на Goddard постигна само 2% ефективност, което е невероятно ниско за един топлинен двигател. Обаче той скоро се опита да нанесе специална дюза на ракетите си, разработени от Густав Де Лавал за парни двигатели. Тази дюза увеличава ефективността на Годард на ракетата до 63%.
• Проектът на Годар да използва вече необходимия течен кислород за охлаждане на горивната камера, преди да се използва като захранване с кислород за ракетата, все още се използва за този ден. Това е от съществено значение за запазването на твърдите материали на горивната камера от изгаряне, докато ракетата изстрелва.
• В книгата на Годард от 1920 г., публикувана от Смитсъниан, той ясно очертава и дизайна на топлинен щит, който да се използва за повторно навлизане в земната атмосфера при високи скорости. В своя дизайн слоевете от някакъв материал, които биха могли да издържат на високи температури, ще бъдат изгорени, тъй като завръщащият се плавателен съд е слязъл, с нисък топлинен проводник между всеки слой, за да се изолират другите слоеве. По този начин, с достатъчно слоеве, би било възможно да се запази плавателният съд да изгори на връщане.
• Годард имал многобройни здравословни проблеми през целия си живот, започвайки, когато бил млад. Като момче непрекъснато се налагаше да се справя със стомашни проблеми, които го правеха много тънки и крехки. Той също така е преживял множество пристъпи с бронхит и различни настинки. Всичко това го накарало да завърши с две години зад другите ученици, които са навършили училище. Но през цялото това време, болен в леглото, той скоро се превръща в автодидат, често посещава различни библиотеки от библиотеката и ги изследва развълнувано. Като възрастен той продължава да е предразположен към болест, най-тежко след получаване на докторската си степен и заемане на длъжност в Принстън, той се е подложил на туберкулоза и е бил принуден да напусне Принстън и да се завърне у дома, за да се възстанови.
• Годард умира от рак на 10 август 1945 г. на 62 години. Само 12 години по-късно на 4 октомври 1957 г. Съветският съюз ще успее да използва ракета, заредена с течност, за да пусне обект на човек в орбита - Sputnik 1 ("Сателит 1"). На 12 април 1961 г. Юрий Гагарин стана първият човек, който стартира в космоса. Само 8 години по-късно Нийл Армстронг и Едуин Алдрин младши ходеха на луната. Ако все още беше жив, Годар щеше да е на 78 години, когато най-сетне постигна мечтата му, за която беше толкова подиграван.
• Ракетите първоначално са били изобретени от китайците след откриването на това, което в крайна сметка би било преименувано на барут. Изобретението на "черен прах" е било случайно, когато алхимиците, опитващи се да създадат "Еликсир на живота", създадоха праха. Хората, които са хора, бързо водят до разработването на различни запалителни устройства, включително стрелкови стрели с ракетни двигатели. Чингиз хан по-късно ще открадне тази технология от китайците и ще използва ракети в завладяващи части от Източна и Централна Европа. Британците не започнали да използват ракети до началото на 19 век, когато използвали ракети срещу тях, докато се борели с индийски войници в края на 18 век.
• Ракетите, използвани в битката във Форт Макенри край Балтимор, които вдъхновиха националния химн на САЩ, бяха ракети "Конгреве". Congreve ракетите са изобретени от сър Уилям Конгрей през 1804 г. Тези ракети имат железен корпус и използват черен прах за гориво с експлозивни бойни глави на върха, често оборудвани със шрапнел. Те бяха прикрепени към дървени стълбове и изстреляни от метални A-рамки. Тези ракети не бяха ужасно ефективни, често експлодираха в средата на въздуха, а не върху въздействието на целта. Освен това, те почти не можеха да се насочат точно. Те обаче имаха около две мили и работят добре като психологическо оръжие.
• Въпреки многобройните опити да ги убеди по друг начин, военните от САЩ първоначално не се интересуваха от ракетите на Годар, тъй като не виждаха как биха били полезни. В крайна сметка флотът се договори с Goddard да изгради ракети с течно гориво, за да помогне на самолетите да излитат от кораби.
• По време на Първата световна война Goddard започна да работи върху устройство, подобно на базука, което да бъде използвано от военните. Той дори разработи прототип на тази лека пехота, без оръжие, и го показа на американската армия. Въпреки това, войната приключи пет дни след демонстрацията, така че неговото изобретение не беше използвано по това време. През Втората световна война военните започнаха да използват гранатоподобни гранати, много подобни на тези, които Goddard е измислил преди повече от две десетилетия. Това не е изненадващо, тъй като тази базука е разработена от един от колегите на Годар на университета Кларк, д-р С. Н. Хикман, който също е работил с Годар в прототипа на Първата световна война.
• De Laval не само допринася значително за парните двигатели и, разбира се, по невнимание, за проектирането на ракетите с дюзата си, но и през 1894 г. създава първият центрофугичен сепаратор за кърма.