Dzisiejszy dzień w historii: Robert H. Goddard Wykonuje pierwszy test lotu rakiety z paliwem ciekłym

2024 Autor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 09:39

Ten dzień w historii: 16 marca 1926 r

W tym dniu w historii, w roku 1926, Robert Goddard wykonał pierwszy test lotu rakiety na paliwo ciekłe w Auburn w stanie Massachusetts. Ta rakieta napędzana benzyną i ciekłym tlenem paliła się przez około 20 sekund przed oderwaniem od ziemi, a następnie podniosła się na wysokość 41 stóp, osiągając prędkość maksymalną 60 mph. Niestety, kamera Esther Goddard wykorzystywała filmowanie pierwszego lotu, którego zabrakło w filmie, zanim rakieta zdołała opuścić ziemię, więc nie ma wideo z tego wydarzenia, jak by to było.

Goddard nagrał następujące informacje o tym uruchomieniu w swoim dzienniku:

16 marca. Udałem się do Auburn z Sachs. Esther i Mr. Roope wyszli o 1 po południu. Próbowałem rakiety o 2.30. Podniosła się o 41 stóp i przeszła 184 stóp, w 2,5 sekundy, po wypaleniu dolnej połowy dyszy. Dostarczono materiały do laboratorium….

Mimo, że zwolnienie zostało pociągnięte, rakieta nie podniosła się na początku, ale płomień wyszedł i był stały ryk. Po kilku sekundach podniosło się powoli, dopóki nie opuściło kadłuba, a potem z prędkością pociągu, skręcając w lewo i uderzając w lód i śnieg, wciąż lecąc w szybkim tempie.

Goddard przeprowadzał eksperymenty na rakietach na paliwo ciekłe od 1921 roku. Wcześniej eksperymentował z użyciem strumienia szybkich stałych ładunków ogniowych, ale okazało się to niepraktyczne, więc przełączył się na używanie paliwa ciekłego; coś, o czym pomyślał po raz pierwszy w gazecie, którą napisał 2 lutego 1909 r., ale w tamtym czasie nie ścigał. W końcu udało mu się stworzyć silnik do rakiet na paliwo ciekłe w 1923 roku i stale ulepszał projekt, testując go w statycznych stojakach w laboratorium.

Jego początkowa konstrukcja rakiety napędzana płynem miała komorę spalania na szczycie rakiety, ze zbiornikiem paliwa z tyłu, osłoniętym ciepłem (jak widać na zdjęciu). Zrobił to w ten sposób, ponieważ myślał, że poprawi to stabilność w wyniku uderzenia z tyłu. Po tym locie testowym zdał sobie sprawę, że ten projekt nie uczynił rakiety bardziej stabilną i zmodyfikował ją tak, aby umieścić komorę spalania w tylnej części rakiety, co jest wygodniejsze. Pięć lat później jego rakiety wyglądały dziś tak, jak wyglądają rakiety, a on zaczął skupiać się na zwiększaniu stabilności dzięki żyroskopowemu systemowi prowadzenia. Szybko udało mu się stworzyć taki system naprowadzania, a 28 marca 1935 roku wystrzelił rakietę A-5 na wysokość 4800 stóp, osiągając przy tym prędkość naddźwiękową.

Sny Goddarda polegające na tym, że pewnego dnia zbudują urządzenie, które może wystrzelić człowieka na Księżyc i wykroczyć poza jego granicę w 1899 roku, przycinając wiśniowe drzewo. Oto jego konto wydarzenia:

Po południu 19 października 1899 r. Wspiąłem się na wysokie drzewo wiśniowe i uzbrojone w piłą, którą wciąż mam, i siekierą, zacząłem przycinać martwe kończyny z wiśni. To było jedno z cichych, kolorowych popołudni pięknego piękna, które mamy w październiku w Nowej Anglii, a gdy patrzyłem w stronę pól na wschodzie, wyobrażałem sobie, jak cudownie byłoby zrobić urządzenie, które ma nawet możliwość wznoszenia się na Marsa i jak to wyglądałoby na małą skalę, gdyby został wysłany z łąki u moich stóp … Byłem innym chłopcem, kiedy zszedłem z drzewa, kiedy wstąpiłem na byt w końcu, wydawało mi się bardzo celowe.

Później obchodził osobiste święto każdego 19 października, w jego "Dniu rocznicy". Jego marzenie o użyciu rakiety, by dotrzeć do Księżyca i poza nią, sprawiło, że wyśmiał go w mediach. Wynika to przede wszystkim z opublikowanego raportu z 1920 r., W którym nakreślił eksperyment polegający na wystrzeleniu rakiety na Księżyc, a następnie załadowaniu rakiety proszkiem błyskowym, który rozpali się, gdy uderzy w księżyc. To pozwoliłoby ludziom na Ziemi dysponować wystarczająco mocnymi teleskopami, aby zobaczyć błysk i tym samym móc potwierdzić, że rakieta dotarła na Księżyc. 13 stycznia 1920 r., Dzień po opublikowaniu jego raportu; New York Times o tym w redakcji powiedzieli:

Po tym, jak rakieta opuści nasze powietrze i rozpocznie się na dłuższą podróż, nie zostanie ona przyspieszona ani podtrzymana przez eksplozję ładunków, które mogła ona pozostawić. Twierdzić, że byłoby zaprzeczeniem fundamentalnego prawa dynamiki i tylko doktor Einstein i jego wybrani tuziny, tak nieliczni i sprawni, mają na to licencję.

Profesor Goddard ze swoim "krzesłem" w Clark College i liczeniem Instytucji Smithsona nie zna relacji działania i reakcji oraz potrzeby posiadania czegoś lepszego niż próżnia, na którą mógłby zareagować - twierdząc, że absurd. Oczywiście wydaje się, że brakuje mu wiedzy, którą codziennie pobiera się w szkołach średnich.

Oczywiście, to reporter "Timesa" miał błędne rozumienie fizyki, a nie Goddarda, który był profesorem fizyki. W rzeczywistości Goddard zdał sobie sprawę, że będzie to możliwe, gdy będzie jeszcze w liceum, kiedy przeczytał Principia Mathematica Newtona i zobaczył, że Trzecie Prawo Newtona pozwoli, aby coś w próżni kosmosu było żeglowne. Powyższe stwierdzenie redaktora nieco odwołuje się do tego prawa, ale nie zdaje sobie sprawy, że rakieta wyrzucająca paliwo z dużą prędkością zapewnia "działanie i reakcję" potrzebne do zapewnienia ciągu w próżni.

Odpowiedź Goddarda na tę krytykę początkowo nie była naukowa, po prostu: "Każda wizja jest żartem, dopóki nie osiągnie tego pierwszy człowiek; raz zrealizowany, staje się powszechny."

W 1924 r. Uzyskał bardziej naukową odpowiedź. Opublikował artykuł w Popular Science Monthly gdzie nakreślił eksperyment, który właśnie sprawdził, dla tych, którzy wciąż wątpili, że rakieta zadziała w próżni. W tym eksperymencie pokazał, że rakieta rzeczywiście będzie działała lepiej w próżni. W szczególności przeprowadził 50 prób rakiety w komorze o normalnym ciśnieniu atmosferycznym 1/1500. Rakieta nie tylko zapewniała ciąg w tym środowisku, ale w rzeczywistości zapewniała o 20% więcej siły ciągu niż ta sama konfiguracja i test wykonany przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym.

Pomimo tego przekonującego dowodu, był on często krytykowany w tej kwestii przez media. Dopiero dzień po uruchomieniu Apollo 11, gdy był w drodze na księżyc, że New York Times opublikowali wycofanie swoich oświadczeń w 1920 roku:

Dalsze badania i eksperymenty potwierdziły odkrycia Izaaka Newtona w XVII wieku i obecnie definitywnie ustalono, że rakieta może funkcjonować zarówno w próżni, jak iw atmosferze. The Times żałuje błędu.

Goddard Cytaty:

Podobnie jak w naukach ścisłych, dowiedzieliśmy się, że jesteśmy zbyt ignorantami, aby wymawiać wszystko, co niemożliwe, tak więc dla jednostki, ponieważ nie możemy wiedzieć, jakie są jego ograniczenia, nie możemy z całą pewnością powiedzieć, że cokolwiek jest koniecznie w jego zasięgu lub poza nim. Każdy musi pamiętać, że nikt nie jest w stanie przewidzieć, do jakiego stopnia bogactwo, sława lub użyteczność może powstać, dopóki uczciwie nie spróbuje, i powinien czerpać odwagę z faktu, że wszystkie nauki były w pewnym momencie w tym samym stanie, co on i że często okazało się prawdą, że sen o wczorajszym dniu jest nadzieją dnia dzisiejszego i rzeczywistością jutra. (Fragment jego szkolnego mowę waloryzacyjną "O wzięciu rzeczy na przyznanie", wydany w wieku 21 lat, po ukończeniu nauki z powodu choroby)

Nie jest łatwym rozróżnienie nieudanych od udanych eksperymentów… [Większość] pracy, która ostatecznie odniosła sukces, jest wynikiem serii nieudanych testów, w których trudności są stopniowo eliminowane.

Dodatkowe fakty:

• W 1951 roku NASA i armia Stanów Zjednoczonych musiały zapłacić milion dolarów wdowie Goddarda za naruszenie patentów Goddarda we własnych projektach rakietowych. Było to wówczas największe porozumienie patentowe, jakie rząd musiał kiedykolwiek wypłacić. Co więcej, było to znacznie więcej pieniędzy niż sam Goddard, który kiedykolwiek otrzymał swoje badania rakietowe.
• Goddard nie tylko był pionierem rakiet na paliwo ciekłe, ale także był pierwszym, który eksperymentował z silniczkami jonowymi w latach 1916 i 1917. Nie zamierzał używać tych silników do napędzania rakiety w kosmos, ale raczej do używania ich do napędzania czegoś, gdy już było w kosmosie. Mimo że nie eksperymentował z tym do 1916 r., Pomyślał o tym zaledwie dwa lata po szkole średniej, wspominając o tym w dzienniku w dniu 6 września 1906 r. Od tego czasu ten rodzaj pędnika był wielokrotnie używany w rzeczywistych zastosowań kosmicznych, a nawet rozważa się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Stacja kosmiczna wykorzystuje obecnie rakiety chemiczne, by wepchnąć się z powrotem na właściwą orbitę, ponieważ opór atmosferyczny spowalnia ją i powoduje jej zejście. Kosztuje to 210 milionów dolarów rocznie. Uważa się, że za pomocą silników jonowych koszt ten można zmniejszyć do około 11 milionów USD rocznie.
• Pierwsze wzory rakietowe Goddarda osiągnęły tylko około 2% wydajności, co jest niewiarygodnie niskie dla silnika cieplnego. Wkrótce jednak próbował zastosować specjalną dyszę do swoich rakiet opracowaną przez Gustava De Lavala dla silników parowych. Ta dysza zwiększyła skuteczność rakiety Goddarda do 63%.
• Projekt Goddarda polegający na użyciu tak potrzebnego ciekłego tlenu, aby schłodzić komorę spalania, zanim zostanie użyty jako dopływ tlenu do rakiety, jest nadal używany do dziś. Jest to niezbędne, aby materiały stałe komory spalania nie uległy spaleniu podczas wystrzeliwania rakiety.
• W artykule opublikowanym przez Goddarda w 1920 r. Opublikowanym przez Smithsonian, on również wyraźnie nakreślił projekt osłony termicznej, która ma być wykorzystana do ponownego wejścia do ziemskiej atmosfery przy dużych prędkościach. W jego konstrukcji, warstwy jakiegoś materiału, który mógłby wytrzymać wysokie nagrzanie, zostałyby wypalone, gdy powrócił statek powrotny, ze słabym przewodnikiem ciepła pomiędzy każdą warstwą w celu zaizolowania innych warstw. W ten sposób, przy wystarczającej liczbie warstw, możliwe byłoby zatrzymanie statku przy ponownym wjeździe.
• Przez całe życie Goddard miał wiele problemów zdrowotnych, poczynając od młodego wieku. Jako chłopiec ciągle borykał się z problemami żołądkowymi, przez co był bardzo wątły i wątły. Miał także wiele napadów zapalenia oskrzeli i różnych przeziębień. Wszystko to spowodowało, że skończył o dwa lata za innymi uczniami w jego wieku w szkole. Jednak przez cały ten czas chory w łóżku, wkrótce stał się samoukiem, często sprawdzając różne książki z fizyki z biblioteki i badając je żarłocznie. Jako dorosły nadal był podatny na choroby, najpoważniej po otrzymaniu doktoratu i zajęciu stanowiska w Princeton, nabawił się gruźlicy i został zmuszony do opuszczenia Princeton i powrotu do domu, by wyzdrowieć.
• Goddard zmarł na raka 10 sierpnia 1945 roku w wieku 62 lat. Zaledwie 12 lat później, 4 października 1957 r., Związek Radziecki z powodzeniem użyłby rakiety z paliwem ciekłym do wypuszczenia człowieka na orbitę, Sputnik 1 ("Satelita 1"). 12 kwietnia 1961 r. Jurij Gagarin został pierwszym człowiekiem, który został wystrzelony w kosmos. Niespełna 8 lat później Neil Armstrong i Edwin Aldrin Jr. przeszli na Księżyc. Gdyby jeszcze żył, Goddard miałby 78 lat, gdy jego marzenie, z którego był tak wyśmiewany, w końcu został osiągnięty.
• Rakiety zostały pierwotnie wynalezione przez Chińczyków kiedyś po odkryciu, co ostatecznie zostanie przemianowane na proch strzelniczy. Wynalazek "czarnego prochu" był zupełnie przypadkowy, gdy alchemicy próbujący stworzyć Eliksir Życia stworzyli proszek. Ludzie będący ludźmi, szybko doprowadziły do rozwoju różnych urządzeń zapalających, w tym strzał z ogniem napędzanych rakietami. Czyngis-chan ukradł później tę technologię od Chińczyków i użył rakiet w zdobywaniu części Europy Środkowej i Wschodniej. Brytyjczycy nie zaczęli używać rakiet aż do początku XIX wieku, kiedy to użyli rakiet przeciwko nim podczas walki z Indianami pod koniec XVIII wieku.
• Rakiety używane w bitwie pod Fort McHenry pod Baltimore, które zainspirowały hymn USA, były rakietami Congreve. Congreve zostały wynalezione przez Sir Williama Congreve w 1804 roku. Te rakiety miały żelazną obudowę i wykorzystywały czarny proszek do paliwa z wybuchowymi głowicami na górze, często wyposażonymi w odłamki. Były przymocowane do drewnianych słupów i wystrzelone z metalowych ramek A. Te rakiety nie były strasznie skuteczne, często eksplodując w powietrzu, a nie po uderzeniu celu. Co więcej, były prawie niemożliwe do precyzyjnego celowania. Miały jednak zasięg około dwóch mili i działały dobrze jako broń psychologiczna.
• Pomimo licznych prób przekonania ich, że nie było inaczej, amerykańskie wojsko początkowo nie było zainteresowane rakietami Goddarda, ponieważ nie widziały, w jaki sposób byłyby użyteczne. Ostatecznie marynarka wojenna podpisała kontrakt z Goddardem na budowę rakiet na paliwo płynne, aby pomóc samolotom startującym ze statków.
• Podczas I wojny światowej Goddard rozpoczął pracę nad podobnym do bazooki urządzeniem wojskowym. Opracował nawet prototyp lekkiej piechoty, broni bezodrzutowej i pokazał ją amerykańskiej armii. Jednak wojna zakończyła się pięć dni po demonstracji, więc jego wynalazek nie był w tym czasie wykorzystywany. Podczas drugiej wojny światowej wojsko zaczęło używać granatów z napędem rakietowym, bardzo podobnych do wzorów, które Goddard wymyślił ponad dwie dekady wcześniej. Nie jest to zaskakujące, ponieważ ta bazooka została opracowana przez jednego z kolegów Goddarda z Clark University, dr C. N. Hickmana, który również pracował z Goddardem nad prototypem I wojny światowej.
• De Laval nie tylko wniósł ważny wkład do silników parowych i, oczywiście, nieodwracalnie, do projektowania rakiet za pomocą swojej dyszy, ale także stworzył pierwszy na świecie odśrodkowy separator mleka w 1894 roku.