Raketa

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Raketa (od ital. Rocchetta - malo vreteno kroz njega. Rakete ili niderl. Raket) - avion , koji se kreće u prostoru djelovanjem mlaznog potiska koji nastaje samo zbog povratnog dijela vlastite težine ( radnog tijela ) plovila bez upotreba supstance iz životne sredine sreda . Pošto let rakete ne zahteva nužno prisustvo ambijentalnog vazduha ili gasne sredine, moguć je ne samo u atmosferi , već i u vakuumu . Riječ raketa označava širok spektar letećih uređaja od svečane petarde do svemirskog lansirnog vozila .

U vojnoj terminologiji riječ raketa označava klasu, po pravilu, bespilotnih letjelica koje se koriste za gađanje udaljenih ciljeva i koriste princip mlaznog pogona za let. U vezi sa raznovrsnom upotrebom projektila u oružanim snagama , od strane različitih rodova vojske , formirana je široka klasa različitih tipova raketnog naoružanja .

Priča

Prve rakete korištene su za vatromet

Postoji pretpostavka da je neku vrstu rakete dizajnirao još u staroj Grčkoj Alix Sin. Govorimo o letećoj drvenoj golubici Arhita iz Tarenta ( starogrčki Ἀρχύτας ὁ Ταραντίνος ). Njegov izum se spominje u radu drevni rimski pisac Aulus Gellius ( latinski Aulus Gellius) "Tavan noći" ( latinski "Noctes Atticae"). Knjiga kaže da je ptica podignuta tegovima i pokrenuta dahom skrivenog i skrivenog vazduha. Još nije utvrđeno da li je golub pokrenut djelovanjem zraka unutar njega, ili zraka koji je na njega duvao izvana. Ostaje nejasno kako je Archytas mogao dobiti komprimirani zrak unutar goluba. U drevnoj tradiciji pneumatike ne postoje analogi takve upotrebe komprimovanog zraka [1] .

Rana kineska raketa

Većina istoričara vodi porijeklo raketa do vremena kineske dinastije Han ( 206. pne - 220. ne ), do otkrića baruta i početka njegove upotrebe za vatromet i zabavu. Sila nastala eksplozijom barutnog punjenja bila je dovoljna da pomjeri razne predmete. Kasnije je ovaj princip našao primenu u stvaranju prvih topova i mušketa . Projektili barutnog oružja mogli su letjeti na velike udaljenosti, ali nisu bili projektili, jer nisu imali svoje rezerve goriva . Ipak, upravo je izum baruta postao glavni preduvjet za pojavu pravih projektila. Opisi letećih "vatrenih strela" koje su koristili Kinezi pokazuju da su te strele bile projektili. Na njih je bila pričvršćena komprimovana papirna cijev, otvorena samo na stražnjem kraju i napunjena zapaljivom smjesom. Ovo punjenje je zapaljeno, a zatim je strijela ispaljena lukom. Takve strijele su korištene u nizu slučajeva prilikom opsade utvrđenja, protiv brodova, konjice [2] .

U 13. vijeku, zajedno sa mongolskim osvajačima, rakete su stigle do Evrope, a 1248. godine engleski filozof i prirodnjak Roger Bacon objavio je rad o njihovoj primjeni [3] .

Višestepene rakete opisao je u 16. vekuKonrad Haas, a u 17. veku bjelorusko- litvanski vojni inženjer Kazimir Semenovič .

Vatromet i zapaljive rakete u Rusiji se proizvode od 17. veka [4] .

Dvostepena raketa iz XVI veka

U Indiji, krajem 18. stoljeća, raketno oružje se koristilo vrlo široko, a posebno su postojali posebni raketni odredi, čiji je ukupan broj dostigao oko 5.000 ljudi. Raketne strijele-projektile, koje su bile cijevi sa punjenjem zapaljive tvari, koristili su Indijanci u borbama s britanskim trupama.

Početkom 19. stoljeća britanska vojska je usvojila i borbene rakete, čiju je proizvodnju uspostavio William Congreve ( Congreve Rocket ). Istovremeno, ruski oficir Aleksandar Zasjadko razvijao je teoriju raketa. Konkretno, pokušao je izračunati koliko je baruta potrebno za lansiranje rakete na Mjesec . Ruski general artiljerije Konstantin Konstantinov postigao je veliki uspeh u poboljšanju projektila sredinom 19. veka. Ruski revolucionarni izumitelj Nikolaj Ivanovič Kibalčič je 1881. također iznio ideju o elementarnom raketnom motoru [5] [6] .

Lansiranje rakete Congreve, istočna Afrika, 1890

Raketna artiljerija bila je u širokoj upotrebi sve do kraja 19. veka. Rakete su bile lakše i pokretljivije od artiljerijskih oruđa. Preciznost i preciznost ispaljivanja projektila bila je mala, ali uporediva sa topničkim oruđama tog vremena. Međutim, u drugoj polovini 19. stoljeća, izolučenih topova pojavio, pružajući veću preciznost i točnost od požara, i raketne artiljerije je uklonjen iz službe svuda. Sačuvali su se samo vatromet i signalne baklje [2] .

Krajem 19. vijeka pokušano je matematički objasniti mlazni pogon i stvoriti efikasnije raketno oružje. U Rusiji je Nikolaj Tihomirov bio jedan od prvih koji se bavio ovim pitanjem 1894. godine. Istovremeno, u SAD Nikola Tesla dizajnira prve uređaje na mlazni pogon, čije je principe razvio još na fakultetu (dakle, 70-ih godina XIX veka) [7] .

Konstantin Ciolkovski je proučavao teoriju mlaznog pogona. Iznio je ideju korištenja raketa za letove u svemir i tvrdio da bi najefikasnije gorivo za njih bila kombinacija tekućeg kisika i vodika . Projektovao je raketu za međuplanetarne komunikacije 1903. godine.

Njemački naučnik Hermann Obert također je iznio principe međuplanetarnog leta 1920-ih. Osim toga, vršio je i stend testove raketnih motora .

Američki naučnik Robert Godard započeo je razvoj raketnog motora na tečno gorivo 1923. godine, a radni prototip je završen do kraja 1925. godine. 16. marta 1926. lansirao je prvu raketu na tečno gorivo koristeći benzin i tečni kiseonik kao gorivo.

Rad Ciolkovskog, Oberta i Godarda nastavile su grupe entuzijasta rakete u SAD , SSSR-u i Njemačkoj . U SSSR-u su istraživački rad obavljali Grupa za proučavanje mlaznog pogona (Moskva) i Gasnodinamička laboratorija (Lenjingrad). Godine 1933. na njihovoj osnovi je stvoren Jet Institute (RNII). U njemu je iste godine završeno stvaranje fundamentalno novog oružja, koje je počelo 1929. - rakete, instalacija za lansiranje koja je kasnije dobila nadimak "Katyusha" .

17. avgusta 1933. lansirana je raketa GIRD 9, koja se može smatrati prvom sovjetskom protivavionskom raketom. Dostigla je visinu od 1,5 km. I sledeća raketa „GIRD 10“, lansirana 25. novembra 1933. godine, već je dostigla visinu od 5 km [8] .

U Njemačkoj je sličan posao obavilo Društvo za međuplanetarne komunikacije (engleski) (VfR). 14. marta 1931. član VfR Johann Winkler izveo je prvo uspješno lansiranje rakete na tečno gorivo u Evropi.

Poređenje veličina njemačkih projektila porodice "Agregat" (eng.) , uključujući A-4 ( V-2 ) i razvijeni interkontinentalni (za udar na Sjedinjene Države ) A9/A10

Werner von Braun je radio za VfR, koji je u decembru 1932. započeo razvoj raketnih motora na artiljerijskom poligonu njemačke vojske u Kummersdorfu . On je kreirao motor koji je korišten na eksperimentalnoj raketi A-2 (eng.) uspešno lansiran sa ostrva Borkum 19. decembra 1934. godine. Nakon dolaska nacista na vlast u Njemačkoj, izdvajana su sredstva za razvoj raketnog naoružanja, a u proljeće 1936. odobren je program izgradnje raketnog centra u Peenemündeu , na čijem je čelu bio Walter Dornberger , a tehnički direktor - von Braun. Razvio je balističku raketu A-4 s dometom od 320 km. Tokom Drugog svetskog rata, 3. oktobra 1942. godine, izvršeno je prvo uspešno lansiranje ove rakete, a 1944. godine počinje njena borbena upotreba pod nazivom " V-2 " ( V-2 ).

Vojna upotreba V-2 pokazala je ogromne mogućnosti raketne tehnologije, a najmoćnije poslijeratne sile - SAD i SSSR - također su počele s razvojem balističkih projektila. [3]

1957. godine u SSSR-u, pod vodstvom Sergeja Pavloviča Koroljeva, stvorena je prva svjetska interkontinentalna balistička raketa R-7 kao sredstvo za isporuku nuklearnog oružja , koja je iste godine korištena za lansiranje prvog umjetnog satelita Zemlje . Tako je počela upotreba raketa za svemirske letove.

Raketni motori

Većinu modernih raketa pokreću hemijski raketni motori . Sličan motor može koristiti čvrsta, tečna ili hibridna goriva . Hemijska reakcija između goriva i oksidatora počinje u komori za sagorijevanje , pri čemu nastali vrući plinovi formiraju mlazni mlaz koji izlazi, ubrzava se u mlazni mlaznici ( mlaznicama ) i izbacuje se iz rakete. Ubrzanje ovih gasova u motoru stvara potisak - silu guranja koja pokreće raketu. Princip mlaznog pogona opisan je trećim Newtonovim zakonom .

Međutim, hemijske reakcije se ne koriste uvijek za pokretanje raketa. U parnim raketama, pregrijana voda koja izlazi kroz mlaznicu pretvara se u parni mlaz velike brzine koji služi kao pogonski uređaj . Efikasnost parnih raketa je relativno niska, ali se to isplati njihovom jednostavnošću i sigurnošću, kao i jeftinošću i dostupnošću vode. Rad male parne rakete 2004. godine testiran je u svemiru na UK-DMC satelitu . Postoje projekti upotrebe parnih raketa za međuplanetarni transport robe, sa zagrevanjem vode nuklearnom ili solarnom energijom.

Rakete poput pare, u kojima se radni fluid zagrijava izvan radnog područja motora, ponekad se opisuju kao sistemi s motorima s vanjskim izgaranjem . Većina dizajna nuklearnih raketnih motora su drugi primjeri raketnih motora s vanjskim izgaranjem.

Snage koje djeluju na raketu u letu

Nauka o proučavanju sila koje djeluju na rakete ili druge svemirske letjelice naziva se astrodinamika .

Glavne sile koje djeluju na raketu u letu:

  1. Potisak motora.
  2. Prilikom vožnje u atmosferi - frontalni otpor .
  3. Sila dizanja . Obično mali, ali značajan za raketne jedrilice .
  4. Gravitacija .

Aplikacija

Ratovanje

Polijetanje projektila zemlja-vazduh

Rakete se koriste kao metoda isporuke oružja do cilja [9] . Mala veličina i velika brzina projektila daju im nisku ranjivost. Pošto pilot nije potreban za upravljanje borbenim projektilom, on može nositi punjenja velike razorne moći, uključujući i nuklearna. Moderni sistemi za navođenje i navigaciju daju raketama veću preciznost i manevarsku sposobnost.

Postoji mnogo tipova borbenih projektila, koji se razlikuju po dometu leta, kao i po mjestu lansiranja i mjestu pogađanja cilja ("zemlja" - "vazduh"). Protivraketni odbrambeni sistemi se koriste za borbu protiv projektila.

Tu su i baklje i baklje.

Naučno istraživanje

Crni Brant XII lansiranje sa Wallops kosmodroma

Umjesto aviona i balona na visini većoj od 30-40 kilometara koriste se geofizičke i meteorološke rakete. Rakete nemaju granični plafon i koriste se za sondiranje gornjih slojeva atmosfere, uglavnom mezosfere i jonosfere.

Postoji podjela raketa na lake meteorološke rakete, sposobne da podignu jedan set instrumenata na visinu od oko 100 kilometara, i teške geofizičke rakete, koje mogu nositi više kompleta instrumenata i čija je visina leta praktično neograničena.

Naučne rakete obično su opremljene instrumentima za merenje atmosferskog pritiska , magnetnog polja , kosmičkog zračenja i sastava vazduha, kao i opremom za prenošenje rezultata merenja putem radija na Zemlju. Postoje modeli raketa, gde se instrumenti sa podacima dobijenim tokom uspona spuštaju na zemlju pomoću padobrana .

Raketna meteorološka istraživanja prethodila su satelitskim istraživanjima, tako da su prvi meteorološki sateliti imali iste instrumente kao i meteorološke rakete. Raketa je prvi put lansirana radi proučavanja parametara vazdušnog okruženja 11. aprila 1937. godine, ali su redovna lansiranja počela 1950-ih, kada je stvorena serija specijalizovanih naučnih raketa. U Sovjetskom Savezu to su bile meteorološke rakete MR-1 , M-100 , MR-12 , MMP-06 i geofizičke rakete tipa „ Vertikala[10] . U modernoj Rusiji, u septembru 2007. godine, korišćene su rakete M-100B . [11] Izvan Rusije korišćeni su projektili Aerobi , Black Brant i Skylark.

Postoje i posebne protivgradne rakete dizajnirane za zaštitu poljoprivrednog zemljišta od gradonosnih oblaka. U glavi nose reagens (obično srebrni jodid) koji se, kada eksplodira, raspršuje i dovodi do stvaranja kišnih oblaka umjesto grada. Visina leta je ograničena na 6-12 km.

kosmonautika

Sojuz TMA-3 se transportuje na mesto lansiranja. Nosilica Sojuz-FG

Tvorac kosmonautike kao nauke smatra se Hermannom Obertom , koji je prvi dokazao fizičku sposobnost ljudskog tela da izdrži preopterećenja koja proizilaze iz lansiranja rakete, kao i stanje bestežinskog stanja.

10 мая 1897 года К. Э. Циолковский в рукописи «Ракета» исследует ряд задач реактивного движения, где определяет скорость, которую развивает летательный аппарат под воздействием тяги ракетного двигателя, неизменной по направлению, при отсутствии всех других сил; конечная зависимость получила название « формула Циолковского » (статья опубликована в журнале «Научное обозрение» в 1903 году).

В 1903 году К. Э. Циолковский опубликовал работу «Исследование мировых пространств реактивными приборами» — первую в мире, посвященную теоретическому обоснованию возможности осуществления межпланетных полетов с помощью реактивного летательного аппарата — «ракеты». В 1911—1912 годах опубликована вторая часть этой работы, в 1914 году — дополнение. К. Э. Циолковский и независимо от него Ф. А. Цандер пришли к выводам, что космические полёты возможны и на известных уже тогда источниках энергии, и указали практические схемы их реализации (форму ракеты, принципы охлаждения двигателя, использование жидких газов в качестве топливной пары и др.).

Высокая скорость истечения продуктов сгорания топлива (часто превосходящаяЧисло Маха в 10 раз) позволяет использовать ракеты в областях, где требуются сверхбольшие скорости движения, например, для вывода космических аппаратов на орбиту Земли (см. Первая космическая скорость ). Максимальная скорость, которая может быть достигнута при помощи ракеты, рассчитывается по формуле Циолковского, описывающей приращение скорости как произведение скорости истечения на натуральный логарифм отношения начальной и конечной массы аппарата.

Ракета пока является единственным транспортным средством, способным вывести космический аппарат в космос. Альтернативные способы поднимать космические аппараты на орбиту, такие как « космический лифт », электромагнитные и обычные пушки, пока что находятся на стадии проектирования.

В космосе наиболее ярко проявляется основная особенность ракеты — отсутствие потребности в окружающей среде или внешних силах для своего перемещения. Эта особенность, однако, требует, чтобы все компоненты, необходимые для создания реактивной силы, находились на борту самой ракеты. Так, для ракет, использующих в качестве топлива такие плотные компоненты, как жидкий кислород и керосин , отношение массы топлива к массе конструкции достигает 20:1. Для ракет, работающих на кислороде и водороде , это соотношение меньше — около 10:1. Массовые характеристики ракеты очень сильно зависят от типа используемого ракетного двигателя и закладываемых пределов надёжности конструкции.

Скорость, требуемая для выведения на орбиту космических аппаратов, часто недостижима даже при помощи ракеты. Паразитный вес топлива, конструкции, двигателей и системы управления настолько велик, что не даёт разогнать ракету до нужной скорости за приемлемое время. Задача решается за счёт использования составных многоступенчатых ракет, позволяющих отбросить излишний вес в процессе полёта.

За счёт уменьшения общего веса конструкции и выгорания топлива ускорение составной ракеты с течением времени увеличивается. Оно может немного снижаться лишь в момент сбрасывания отработавших ступеней и начала работы двигателей следующей ступени. Подобные многоступенчатые ракеты, предназначенные для запуска космических аппаратов, называют ракетами-носителями [12] .

Чаще всего в качестве ракет-носителей используются многоступенчатые баллистические ракеты. Старт ракеты-носителя происходит с Земли, или, в случае долгого полёта, с орбиты искусственного спутника Земли .

В настоящее время космическими агентствами разных стран используются ракеты-носители Атлас V , Ариан 5 , Протон , Дельта-4 , Союз-2 и многие другие.

Хобби, спорт и развлечения

Запуск модели ракеты

Есть люди, увлекающиеся ракетомодельным спортом , их увлечение состоит в постройке и запуске моделей ракет. Также ракеты используют в любительских и профессиональных фейерверках .

Ракеты на перекиси водорода применяются в реактивных ранцах [13] , а также ракеты используются как двигатель в ракетных автомобилях . Ракетные автомобили сохраняют рекорд в гонках на максимальное ускорение [14] .

В геральдике

Герб Байконура

В классической геральдике гербовая фигура ракеты, как явление нового времени, разумеется отсутствует. На эмблемах советского времени ракету и ракетные технологии изображали как тогда было принято прямолинейно. Самым ярким примером этому может послужить герб города Байконур .

Со временем для изображения ракеты на гербах муниципальных образований и на эмблемах структур и организаций стали использовать стрелу , а позже - наконечник стрелы, отделив военные и наземные ракетные технологии от космических.

Наконечник стрелы как символ ракетно-космических технологий также широко используется в мировой эмблематике.

См. также

Примечания

  1. Carl A. Huffman. Archytas of Tarentum: Pythagorean, Philosopher and Mathematician King. Cambridge: University Press. 2005.
  2. 1 2 К. А. Гильзин. Путешествие к далеким мирам. Государственное издательство детской литературы Министерства просвещения РСФСР.Москва 1956 .
  3. 1 2 Ракета. Историческая справка .
  4. Я. Голованов «Дорога на космодром» .
  5. Проект воздухоплавательного прибора Н. И. Кибальчича . www.runivers.ru. Дата обращения: 8 марта 2018.
  6. Николай Иванович Кибальчич - Изобретения и изобретатели России . www.inventor.perm.ru. Дата обращения: 8 марта 2018.
  7. Никола Тесла. Автобиография (продолжение) : НОВЫЙ МИР . nowimir.ru. Дата обращения: 11 мая 2019.
  8. Фернисс Т. — История завоевания космоса. Энциклопедия космических аппаратов. — Москва: Эксмо: 2007 — ISBN 5-699-19747-8 .
  9. Ракета военная // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
  10. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ИСЗ В. С. Агалаков, А. Ш. Сире Архивная копия от 15 сентября 2008 на Wayback Machine .
  11. «На Земле Франца-Иосифа возобновлено ракетное зондирование атмосферы». Российская газета .
  12. ракета // Словарь ударений.
  13. THE ROCKET BELT Архивная копия от 8 февраля 2009 на Wayback Machine .
  14. Sammy Miller .

Литература

  • Ракета // Космонавтика : Маленькая энциклопедия; Главный редактор В. П. Глушко . 2-е издание, дополнительное — Москва: «Советская энциклопедия» , 1970 — C. 372.
  • Boris Rauschenbach . Hermann Oberth 1894—1989. Über die Erde hinaus — eine Biographie: — Der. Böttiger Verlags — GmbH — ISBN 3-925725-27-7
  • Harald Tresp, Karlheinz Rohrwild . — Am Anfang war die Idee… Hermann Oberth — Vater der Raumfahrt: Herman E. Sieger GmbH, Lorh/Württemberg. 1994
  • Hermann Oberth . Mein Beitrag zur Weltraumfahrt: — Hermann — Oberth — Raumfahrt — Museum, Druck Center Meckencheim. Nürnberg/Feucht. 1994. ISBN 3-925103-71-6
  • Marsha Freeman . Hin zu neuen Welten. Die Geschichte der deutschen Raumfahrtpioniere: — Der. Böttiger Verlags — GmbH, Wiesbaden. 1995. ISBN 3-925725-22-9
  • Walter Dornberger , V2 — Der Schuß ins Weltall, Bechtle Verlag, Esslingen 1952.
  • «Испытание ракетно-космической техники — дело моей жизни» События и факты — А. И. Осташев , Королёв , 2001 г.;

Ссылки