Kosmos

Rakiety początkowo zostały wymyślone jako broń. Dzisiaj potężne rakiety wynoszą w kosmos satelity, ludzi i przeróżne urządzenia. Jednakie rakiety przenoszące głowice nuklearne stanowią dziś jedno z poważniejszych zagrożeń dla większości ludzi na całym świecie. Pierwsze rakiety wystrzelono około 800 lat temu. Na początku XII wieku Chińczycy użyli ich podczas walk z najazdem mongolskim. Chińskie rakiety z tamtego okresu były napędzane prochem strzelniczym, podobnie jak dzisiejsze ognie sztuczne. Umocowane do strzał lub włóczni były bronią skuteczną i przerażającą. Mongołowie byli pod wrażeniem tej nowej broni. Wspomożeni chińską technologią sami zaczęli i używać rakiet w walkach w Europie i z Arabami.  Ci ostatni przejęli umiejętność konstruowania rakiet i zaczęli ich używać w walce przeciwko i chrześcijańskim królestwom w Ziemi Świętej. Z kolei francuscy krzyżowcy nauczyli się ich konstrukcji od Arabów, wprowadzając je na pola bitewne Europy. czytaj dalej

W czasie walk o Orlean w roku 1429 wojska francuskie, dowodzone przez Joannę d’Arc używały rakiet. Jednakże wkrótce rakiety zniknęły z arsenałów wyparte przez celniejszą i skuteczniejszą broń palną. A Rosyjski nauczyciel i konstruktor K. Ciołkowski przy pracy nad jednym ze swych modeli rakiet. Po wielu latach Ciołkowskiego nazwano „ojcem lotów kosmicznych”. Od XVI w. rakiet używano na pokazach ogni sztucznych, początkowo we Włoszech a wkrótce w całej Europie. Europejczycy przypomnieli sobie o rakietach jako broni pod koniec XVIII wieku. W 1792 r. oddziały brytyjskie walczące w Indiach zostały ostrzelane małymi rakietami obitymi blachą. Okazały się one bronią tak skuteczną, że pułkownik Congreve, dyrektor londyńskiego laboratorium Woolwicha, zdecydował wyprodukować broń rakietową dla armii brytyjskiej. Do 1804 r. stworzył z prostej rakiety broń o wielkiej jak na owe czasy sile rażenia wyposażoną w głowicę wybuchową bądź zapalającą. Niestety, celność rakiet znowu pozostawiała wiele do życzenia. Dopiero w 1844 r. czytaj dalej

W przypadku broni rakietowej podstawowym problemem zawsze był zasięg. Aby rakieta mogła polecieć dalej powinna być większa, aby pomieścić więcej prochu lub innego paliwa. To z kolei zwiększało masę rakiety czyniąc ją trudniejszą do napędzania i zasięg znowu był ograniczany. Rozwiązanie tego problemu zostało wymyślone przez Francuza Freziera, a wprowadzone do użytku przez angielskiego pułkownika Boxera w 1855 roku. Chodziło otóż o połączenie razem dwóch rakiet, jedna za drugą. Gdy część tylna wypaliła już swoje paliwo, ładunek wybuchowy oddzielał część przednią, zapalając jednocześnie umieszczone w niej paliwo. Ta pierwsza rakieta wielostopniowa miała większy zasięg od rakiety jedno-stopniowej o takiej samej masie, gdyż tylko jej część miała dolecieć do celu. Rosjanin Konstanty Ciołkowski już w roku 1883 wykazał teoretycznie, że rakiety wielostopniowe są w stanie wynieść obiekty z Ziemi w przestrzeń kosmiczną. Ciołkowski, niedoceniany przez współczesnych, został przez następców nazwany „ojcem lotów czytaj dalej

W USA prace nad rakietami prowadziła grupa entuzjastów pod kierownictwem fizyka Roberta Goddarda. Chociaż ograniczeni brakiem wsparcia finansowego jakiejkolwiek instytucji rządowej, osiągnęli oni pokaźne sukcesy, między innymi wystrzelili w 1926 r. pierwszą w świecie rakietę na paliwo ciekłe. Prace kontynuowano także po śmierci Goddarda w 1945 roku. Po wojnie USA i ZSRR uzyskały wgląd do niemieckiej technologii rakietowej. Od tego czasu broń rakietowa zaczęła zajmować coraz bardziej znaczące miejsce w arsenałach wielkich mocarstw. „Zimna Wojna” między ZSRR a państwami zachodnimi, z USA na czele, spowodowała w latach 50. rozwój między-kontynentalnych strategicznych pocisków rakietowych – nosicieli głowic nuklearnych. Stany Zjednoczone zostały z początku nieco w tyle, czekając na skonstruowanie niewielkiej bomby wodorowej, która wymagałaby do przeniesienia nad terytorium przeciwnika mniejszej rakiety. Poza tym USA miały potężną flotę bombowców strategicznych rozmieszczonych w dogodnie położonych bazach wokół ZSRR. Rosjanie czytaj dalej

Dysponując takimi rakietami, naukowcy radzieccy posiedli narzędzie umożliwiające wyniesienie niewielkiego obiektu na orbitę okołoziemską. W październiku 1957 roku, Sputnik 1, pierwszy sztuczny satelita Ziemi, nadał sygnały do naukowców, rozpoczynając erę kosmiczną. Amerykanie byli zaskoczeni, lecz wspomagani przez nie byle jakiego eksperta jakim był Werner von Braun szybko, bo w ciągu 4 miesięcy, umieścili na orbicie swojego satelitę. Wpływ von Brauna na amerykański program budowy rakiet był nieprzerwany, aż do zakończenia programu Apollo. Program ten doprowadził w 1969 roku do wyniesienia człowieka na Księżyc za pomocą gigantycznych trójstopniowych rakiet Saturn V. Trzecia zasada dynamiki Newtona stwierdza, że każdemu działaniu towarzyszy równe co do wartości, lecz przeciwnie skierowane, przeciwdziała nie. Przykładowo, gdy wyskoczymy z małej łódki na brzeg, to skacząc wprawimy łódkę w ruch oddalający ją od brzegu. Rakiety poruszają się na tej samej zasadzie. Napędzane są przez wyrzucany z dużą prędkością strumień materii, czytaj dalej

W silniku rakietowym stałe bądź płynne paliwo spalane jest w zamkniętej przestrzeni, a powstałe przy spalaniu gorące gazy wylatują przez jedną lub kilka stosunkowo wąskich dysz. Tlen niezbędny do spalenia paliwa może być otrzymywany z rozkładu związków chemicznych – w rakietach napędzanych prochem jest to azotan potasu. W nowoczesnych rakietach ciekły tlen jest zgromadzony w specjalnych zbiornikach. Paliwem może być nafta, wodór lub hydrazyna. Silniki rakietowe na paliwo stałe są powszechnie używane ze względu na swą prostotę i dużą niezawodność. Napędzają one większość pocisków, są używane w rakietach jako silniki wspomagające, a niekiedy napędzają niektóre stopnie w rakietach wielostopniowych. Z drugiej strony, w silnikach na paliwo ciekłe siła ciągu może być stosunkowo prosto kontrolowana i dlatego to właśnie one są używane jako zasadnicze silniki dużych wielostopniowych rakiet. Innym powodem jest fakt, że przy tej samej masie paliwa silnik na paliwo ciekłe daje większą siłę ciągu i nadaje większe przyspieszenie czytaj dalej

Jednak rakiety na paliwo płynne są niewystarczające do lotów międzygwiezdnych, poza nasz układ planetarny. Amerykańska sonda kosmiczna Voyager 2 rozpędziła się w polu grawitacyjnym Jowisza aby uzyskać prędkość wystarczającą do opuszczenia Układu Słonecznego i teraz oddala się od nas z prędkością 36000 km/h. Ale i to jest niewystarczające gdybyśmy chcieli dolecieć do innych gwiazd. Najbliższą Słońcu gwiazdą jest Próxima Centauri, odległa od nas o około 40 mil km. Podróżując z prędkością Voyagera 2 dolecielibyśmy tam w ciągu 126 tysięcy lat! Rakiet o napędzie nuklearnym nie będzie prawdopodobnie można wystrzeliwać z powierzchni Ziemi, gdyż zbyt zanieczyściłyby środowisko odpadami radioaktywnymi i promieniowaniem. Niemniej jednak mogłyby być one wypuszczane z przestrzeni okołoziemskiej. Rakiety takie mogłyby uzyskiwać ogromne siły ciągu za pomocą serii eksplozji nuklearnych. Inną możliwością jest użycie reaktora jądrowego do ogrzewania cieczy, tak aby zamieniała się w gaz wyrzucany z dyszy. czytaj dalej

Rozważane są możliwości wykorzystania do napędu rakiet strumienia naładowanych cząstek, bądź atomów. W jednym z projektów wodór zamieniany byłby w plazmę, którą z rakiety wyrzucałoby pole magnetyczne. Inna idea polega na tym, że z rakiety wyrzucane są rozpędzone w polu elektrycznym jony rtęci bądź cezu. Testy wykazały, że taki silnik działa. Niestety, uzyskiwana siła ciągu jest bardzo mała, zaledwie 1 kG na każde 4 min watów zużytej energii. Jednakże paliwo takiej rakiety nie zużywałoby się szybko i rozpędzając się stopniowo, rakieta taka mogłaby w końcu uzyskiwać naprawdę duże prędkości. Innym pomysłem jest silnik fotonowy. Rakieta taka napędzana byłaby przez emitowane fotony, czyli po prostu przez wysyłanie strumienia światła z tyłu urządzenia. Jednak nawet przy największych możliwych obecnie koncentracjach strumienia światła jej siła ciągu nie jest w stanie konkurować nawet z tą wytwarzaną przez silniki jonowe. czytaj dalej