Этот день в истории: Роберт Х. Годдард выполняет первый летный тест жидкой топливной ракеты

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

Этот день в истории: 16 марта 1926 года

В этот день в истории 1926 года Роберт Годдард выполнил первый летный тест ракеты с жидким топливом в Оберне, штат Массачусетс. Эта ракета с бензином и жидким кислородом сжигалась около 20 секунд, прежде чем подняться с земли и затем подняться на высоту 41 фута, достигая максимальной скорости 60 миль в час. К сожалению, камера Эстер Годдард использовала для снятия фильма с первого полета, который закончился, пока ракета не смогла покинуть поле, так что видеоролик не будет таким, каким было бы.

Годдард записал следующее в этом выпуске в своем дневнике:

16 марта. Пошел в Оберн с Сакс в am. Эстер и г-н Руап вышли в 1 час ночи. Пробовал ракету в 2.30. Он поднялся на 41 футов и пошел на 184 фута, через 2,5 секунды, после того, как нижняя половина сопла сгорела. Принесли материалы в лабораторию.,,,

Несмотря на то, что выпуск был потянут, ракета сначала не поднималась, но пламя вышло, и раздался ровный рев. Через несколько секунд он поднялся медленно, пока не очистил рамку, а затем на скорости движения поезда, изогнувшись влево и ударив по льду и снегу, все еще идет быстрыми темпами.

Годдард проводил эксперименты на жидкостных ракетах с 1921 года. До этого он экспериментировал с использованием потока быстрых пожаров твердых зарядов, но это оказалось непрактичным, поэтому он переключился на использование жидкого топлива; о чем он впервые задумал в статье, написанной 2 февраля 1909 года, но не преследовал в то время. Наконец он успешно создал двигатель для жидкой топливной ракеты в 1923 году и неуклонно улучшал дизайн, тестируя его в статических стойках в лаборатории.

Его первоначальная жидкостная ракетная конструкция имела камеру сгорания в верхней части ракеты с топливным баком сзади, сильно теплозащитным (как вы можете видеть на рисунке). Он сделал это таким образом, поскольку, по его мнению, это улучшило бы стабильность по сравнению с тягой в тылу. После этого испытательного полета он понял, что эта конструкция фактически не сделала ракеты более стабильными и поэтому модифицировала ее, чтобы поставить камеру сгорания в тыл ракеты, что более удобно. Пять лет спустя его ракеты теперь выглядели так же, как сегодня выглядят ракеты, и он начал фокусироваться на том, чтобы сделать их более стабильными с помощью гироскопической системы наведения. Он вскоре добился успеха в создании такой системы наведения, и 28 марта 1935 года он запустил свою ракета А-5 на высоту 4800 футов, достигнув сверхзвуковых скоростей в этом полете.

Сны Годдарда о том, что когда-нибудь будут построены устройства, которые могут запустить человека на Луну и за его пределами, начались еще в 1899 году, обрезая вишневое дерево. Это его рассказ о событии:

Во второй половине 19-го октября 1899 года я поднялся на высокую вишневую деревню и, вооружившись пилой, которую я все еще имел, и топором, начал обрезать мертвые конечности из вишневого дерева. Это был один из тихих, ярких послеобеденных дней красоты, которые мы имеем в октябре в Новой Англии, и, когда я смотрел на поля на востоке, я представлял себе, как замечательно было бы создать какое-то устройство, которое имело бы даже возможность восхождения на Марс, и как это выглядело бы в малом масштабе, если бы оно было отправлено с луга у моих ног … Я был другим мальчиком, когда я спустился с дерева, когда я поднялся на существование, наконец, был очень целеустремленным.

Позднее он отпраздновал свой праздник каждый 19 октября, его «Юбилейный день». Его мечта об использовании ракеты для достижения Луны и за ее пределами фактически вызвала его высмеивание в средствах массовой информации. Это в первую очередь связано с опубликованным докладом в 1920 году, в котором он изложил эксперимент по стрельбе ракеты на Луну, а затем ракету, загруженную флеш-порохом, которая воспламенится, когда она попадет на Луну. Это позволит людям на Земле с достаточно мощными телескопами увидеть вспышку и, таким образом, сможет подтвердить, что ракета попала на Луну. 13 января 1920 года на следующий день после опубликования его доклада; Нью Йорк Таймс в редакционной статье было сказано следующее:

После того, как ракета покинет наш воздух и действительно начнет свой более продолжительный путь, он не будет ускорен и не будет поддерживаться взрывом зарядов, которые он мог бы оставить. Утверждать, что это будет отрицание фундаментального закона динамики, и только доктор Эйнштейн и его избранная дюжина, так мало и пригодных, имеют лицензию на это.

Этот профессор Годдард со своим «председателем» в Колледже Кларка и примирением Смитсоновского института не знает отношения действий и реакции и необходимости иметь что-то лучше, чем вакуум, против которого можно реагировать, чтобы сказать, что это будет абсурдным. Конечно, он, похоже, испытывает недостаток в знаниях, ежедневно получаемых в старших классах.

Конечно, репортер «Таймс» имел ошибочное понимание физики, а не Годдарда, который был профессором физики. Фактически, Годдард понял, что это возможно, хотя он еще в старшей школе, когда он читает «Принципы математики Ньютона» и видит, что третий закон Ньютона позволит чему-то в вакууме пространства быть судоходным. В приведенном выше заявлении редактора упоминается этот закон, но он не понимает, что ракета, выбрасывающая свое топливо на высоких скоростях, обеспечивает «действие и реакцию», необходимые для обеспечения тяги в вакууме.

Ответ Годдарда на эту критику изначально не был научным, просто: «Каждое видение - это шутка, пока первый человек не выполнит ее; однажды осознанный, он становится обычным явлением ».

В 1924 году он получил более научный ответ. Он опубликовал статью в Популярная наука ежемесячно где он изложил эксперимент, который он только что сделал, доказывая окончательно, для тех, кто все еще сомневался, что ракета будет работать в вакууме. В этом эксперименте он показал, что ракета действительно будет работать лучше в вакууме. В частности, он провел 50 испытаний ракеты в камере с нормальным атмосферным давлением 1/1500. Мало того, что ракета все еще обеспечивала тягу в этой среде, но она фактически обеспечивала на 20% больше тяги, чем та же самая установка и испытание, выполненное с нормальным атмосферным давлением.

Несмотря на это убедительное доказательство, он по-прежнему часто подвергался критике со стороны средств массовой информации. Только на следующий день после запуска «Аполлона-11», когда он был на пути к Луне, Нью Йорк Таймс опубликовал отступление от своих заявлений в 1920 году:

Дальнейшие исследования и эксперименты подтвердили результаты Исаака Ньютона в 17 веке, и теперь определенно установлено, что ракета может функционировать как в вакууме, так и в атмосфере. The Times сожалеет об ошибке.

Цитаты Годдарда:

Как и в науках, мы узнали, что мы слишком неосведомленны, чтобы произносить что-либо невозможное, поэтому для индивидуума, поскольку мы не можем знать, каковы его ограничения, мы с трудом можем сказать с уверенностью, что что-то обязательно находится внутри или вне его понимания. Каждый должен помнить, что никто не может предсказать, какие высоты богатства, славы или полезности он может подняться до тех пор, пока он честно не попытается, и он должен проявить мужество из-за того, что все науки были в какое-то время в том же состоянии, что и он, и что он часто доказывает, что вчерашняя мечта - это надежда сегодняшнего дня и реальность завтрашнего дня. (Отрывок из его речи в высшей школе «О принятии вещей для гранта», поставлен в возрасте 21 года, окончив поздно из-за болезни)

Нелегко отличить неудачные успешные эксперименты.,,. [Большая часть] работа, которая наконец-то успешна, является результатом серии неудачных тестов, в которых трудности постепенно устраняются.

Бонусные факты:

• В 1951 году НАСА и армия Соединенных Штатов должны были заплатить 1 миллион долларов вдове Годдарда за нарушение патентов Годдарда в своих собственных ракетах. Это было в то время самым крупным патентным поселением, которое правительство когда-либо выплачивало. Кроме того, это было гораздо больше денег, чем сам Годдард, которому он когда-либо давал свои ракеты.
• Годдард не только был пионером ракет с жидким топливом, но и первым экспериментировал с ионными двигателями в 1916 и 1917 годах. Он не хотел использовать эти двигатели для запуска ракеты в космос, а скорее использовать им что-то продвигать, когда оно уже было в космосе. Несмотря на то, что он не экспериментировал с этим до 1916 года, он фактически думал об этом всего за два года из средней школы, упоминая об этом в записи в журнале 6 сентября 1906 года. С тех пор этот тип двигателя был использован много раз в реального пространства и даже рассматривается для Международной космической станции. Космическая станция в настоящее время использует химические ракеты, чтобы вернуть себя на правильную орбиту, поскольку атмосферное сопротивление замедляет ее и заставляет ее спускаться. Это стоит 210 миллионов долларов в год. С мыслью с ионными двигателями, эта стоимость может быть сокращена примерно до 11 миллионов долларов в год.
• Первые ракетные конструкции Годдарда достигли всего лишь 2% -ной эффективности, что невероятно низко для теплового двигателя. Однако вскоре он попытался применить специальную насадку к своим ракетам, разработанную Густавом Де Лавалем для паровых двигателей. Это сопло увеличило эффективность ракеты Годдарда до 63%.
• Конструкция Годдарда для использования уже необходимого жидкого кислорода для охлаждения камеры сгорания до использования в качестве источника кислорода для ракеты все еще используется по сей день. Это важно для того, чтобы твердые материалы камеры сгорания не горели во время стрельбы ракетой.
• В газете Годдарда 1920 года, опубликованной Смитсоновским, он также четко обозначил конструкцию теплового экрана, который будет использоваться для повторного входа в атмосферу Земли при высоких скоростях. В его конструкции слои какого-либо материала, которые могли бы выдерживать высокие теплоты, были бы сожжены, когда обратный корабль опустился, с плохим теплопроводником между каждым слоем, чтобы изолировать другие слои. Таким образом, с достаточным количеством слоев, можно было бы не сжигать корабль при повторном включении.
• У Годдарда были многочисленные проблемы со здоровьем на протяжении всей его жизни, начиная с его юности. В детстве ему постоянно приходилось иметь дело с проблемами желудка, в результате чего он оставался очень тонким и хрупким. Он также страдал различными поединками с бронхитом и различными простудами. Все это привело его к тому, что он стал на два года отставать от других учеников в школе. Однако, все это время больной в постели, он вскоре стал автодидатом, часто проверяя различные книги по физике, из библиотеки, и изучал их прожорливо. Будучи взрослым, он продолжал оставаться склонным к болезни, наиболее серьезно после получения докторской степени и занимая должность в Принстоне, он заразился туберкулезом и был вынужден покинуть Принстон и вернуться домой, чтобы выздороветь.
• Годдард умер от рака 10 августа 1945 года в 62 года. Всего 12 лет спустя 4 октября 1957 года Советский Союз успешно использовал ракету с жидким топливом для запуска человека, сделанного на орбиту, Спутник 1 («Спутник 1»). 12 апреля 1961 года Юрий Гагарин стал первым человеком, которого пустили в космос. Спустя 8 лет Нил Армстронг и Эдвин Олдрин-младший ходили на луну. Если бы он все еще был жив, Годдарду было бы 78 лет, когда его мечта, о которой он так насмехалась, наконец-то была достигнута.
• Ракеты были первоначально изобретены китайцами спустя некоторое время после открытия того, что в конечном итоге будет переименовано в порох. Изобретение «черного порошка» было совершенно случайно, когда алхимики, пытающиеся создать Эликсир Жизни, вместо этого создали порошок. Люди, являющиеся людьми, быстро приводят к разработке различных зажигательных устройств, в том числе ракетных стрелковых стрел. Чингис-хан позже украл эту технологию у китайцев и использовал ракеты в завоевании частей Восточной и Центральной Европы. Британцы не начали использовать ракеты до начала 19-го века, когда у них были ракеты, используемые против них, во время борьбы с индийскими солдатами в конце 18-го века.
• Ракеты, используемые в битве в Форт-Мак-Хенри под Балтимором, которые вдохновили национальный гимн США, были ракеты Конгрива. Ракеты Congreve были изобретены сэром Уильямом Конгревом в 1804 году. Эти ракеты имели железный корпус и использовали черный порошок для топлива с взрывоопасными боеголовками наверху, часто оснащенные осколками. Они были прикреплены к деревянным столбам и выпущены из металлических каркасов. Эти ракеты были не очень эффективны, часто взрывались в воздухе, а не при ударе цели. Кроме того, их было почти невозможно прицелиться точно. Однако у них было около двух мили и хорошо работал как психологическое оружие.
• Несмотря на многочисленные попытки убедить их в противном случае, военные США первоначально не интересовались ракетами Годдарда, поскольку они не видели, как они будут полезны. В конце концов, военно-морской флот заключил контракт с Годдардом на строительство ракет с жидким топливом, чтобы помочь самолетам вылететь с кораблей.
• Во время Первой мировой войны Годдард начал работать над базукой как устройством, которое будет использоваться военными. Он даже разработал прототип этой легкой пехоты, оружие без оружия и продемонстрировал его армии США. Однако война закончилась через пять дней после демонстрации, поэтому его изобретение не использовалось в это время. Во Второй мировой войне военные начали использовать ракетные самоходные гранаты, очень похожие на конструкции, которые Годдард придумал более двух десятилетий назад. Это неудивительно, так как эта базака была разработана одним из коллег Годдарда в Университете Кларка, доктором К. Н. Хикманом, который также работал с Годдардом в прототипе Первой мировой войны.
• Де Лаваль не только внес важный вклад в паровые двигатели и, конечно, непреднамеренно, к конструкции ракеты со своим насадкой, но также создал первый в мире центробежный сепаратор молочного крема в 1894 году.