Racheta

Racheta Vega a ESA

O rachetă ( numită și generic endoreattore ) este un tip de motor utilizat pentru a oferi o propulsie de impuls unui vehicul care, în general, este o rachetă sau mai rar o aeronavă .

Istorie

Același subiect în detaliu: Istoria rachetelor .

V2

Ariane 5

Din punct de vedere istoric, primele încercări de a dezvolta o rachetă pot fi urmărite până la chinezi în jurul anului 300 î.Hr. , folosind pulbere neagră. Aceste rachete au fost concepute ca un mijloc de divertisment, precursorii artificiilor de astăzi, dar au fost folosite ulterior ca armă de război ( secolul al XI-lea ). Deoarece presiunile pe pereții rachetelor sunt mai mici, utilizarea rachetelor în război a precedat utilizarea pistolului , care a necesitat un nivel ridicat de tehnologie a oțelului. În acest rol, rachetele au devenit cunoscute de europeni, unde timp de secole au rămas puțin mai mult decât o curiozitate. În 1706 , inginerul francez Amédée Frézier a scris o lucrare intitulată Treatise on Fireworks , care a fost primul studiu științific privind propulsia rachetelor. La sfârșitul secolului al XVIII-lea , rachetele au fost folosite militar în India împotriva colonialistilor britanici . Britanicii au început apoi să le încerce și le-au dezvoltat în continuare în secolul al XIX-lea . Cea mai importantă figură la acea vreme era William Congreve . De atunci, utilizarea rachetelor militare a crescut în toată Europa. Rachetele de strălucire roșie au ajutat la inspirarea imnului național al SUA.

Primele rachete au fost foarte inexacte. Fără nicio rotație a rachetei și nici introducerea vreunui cardan de tracțiune, au avut tendința de a se întoarce brusc de la traiectorie. Primele rachete britanice ale lui Congreve au redus oarecum această tendință prin atașarea unui băț lung la capătul rachetei (similar cu rachetele de sticlă de astăzi) pentru a face mai dificilă racheta să își schimbe cursul. Cea mai mare rachetă Congreve , Carcass, cântărea 14,5 kg și avea un băț de 4,6 metri. Inițial, bastoanele erau montate lateral, dar acest obicei a fost modificat ulterior prin montarea lor în centrul rachetei, reducând rezistența și făcând posibilă lansarea mai precisă a rachetei dintr-un segment de țeavă.

Problema acurateței a fost rezolvată în principal în 1844, când William Hale a modificat proiectarea rachetei în sine, astfel încât forța a fost ușor vectorizată pentru a face racheta să se rotească în jurul direcției de mișcare, similar cu gloanțele. Cu racheta Hale, stick-ul plasat la bază a devenit superfluu, s-a obținut un interval mai mare datorită unei rezistențe mai mici opuse aerului și, de asemenea, unei precizii mult mai bune. Gama de rachete a fost în continuare mărită odată cu adăugarea unei a doua etape, care a avut loc în 1865 de către colonelul englez Edward Boxer , care a avut ideea de a pune două rachete una în spatele celeilalte în același tub.

Primele rachete au fost, de asemenea, decisiv ineficiente, astfel încât utilizarea lor în scopuri militare a fost abandonată în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, ca urmare a îmbunătățirii artileriei. Utilizarea rachetelor a fost reînviată în timpul primului război mondial , când locotenentul francez Yves Le Prieur a inventat o rachetă incendiară pentru a fi montată pe avioane pentru a doborî baloane și dirijabile inamice. Rachetele Le Prieur au fost folosite de forțele armate franceze și britanice, dar au fost destul de imprecise, iar utilizarea lor a fost abandonată în favoarea unui nou tip de glonț exploziv ^[1] .

Rachetele moderne s-au născut când, după ce a primit o subvenție în 1917 de la Smithsonian Institution , Robert Goddard a conectat o duză de Laval la camera de combustie a unui motor de rachetă, dublând forța și sporind enorm eficiența acesteia, oferindu-ne posibilitatea reală de a efectua calatoria in spatiu.

În anii 1920, în Germania, un grup de oameni de știință sub conducerea lui Hermann Oberth a început să efectueze studii asupra rachetelor cu combustibil lichid. Tehnicile dezvoltate de Goddard și Oberth au fost aplicate în anii 1940 la rachetele V2 , proiectate de Wernher Von Braun care a devenit un jucător major în dezvoltarea rachetelor moderne. V2-urile au fost utilizate pe scară largă de Adolf Hitler în ultimele perioade ale celui de- al doilea război mondial ca o armă pentru a genera teroare în populația Marii Britanii , în timp ce în perioada postbelică orice lansare de succes s-a ridicat în golul spațiului și a fost un bun augur la începutul erei.spatiul .

Rachetele rămân o armă militară larg răspândită. Utilizarea rachetelor de câmp de luptă de tip V2 a deschis calea rachetelor ghidate, dar rachetele sunt adesea folosite de elicoptere și avioane ușoare pentru atacuri terestre, fiind mai puternice decât mitraliera și, în același timp, lipsind reculul pistolului greu; din acest motiv, ele sunt folosite și de lansatoarele de rachete montate pe camion , precum celebrele lansatoare de rachete Katjusha . În anii 1950 a existat moda trecătoare a rachetelor aer-aer, inclusiv formidabila rachetă nucleară AIR-2 Genie , dar la începutul anilor 1960 toate acestea au fost deja abandonate în favoarea rachetelor aer-aer .

Caracteristici

Puterea, prin a treia lege a dinamicii sau principiul acțiunii și reacției, este generată de evacuarea combustibilului care este stocat în interiorul rachetei. În funcție de tipul de rachetă, masa propulsorului poate fi evacuată la o presiune mai mult sau mai puțin ridicată și în urma unei arderi care îi conferă o energie mai mare ( energie chimică care este transformată în energie termică , adică entalpie) pentru a fi exploatată pentru împingere. . În mod obișnuit, dar în mod eronat, termenul rachetă este, de asemenea, utilizat pentru a se referi la întregul vehicul cu rachete.

Majoritatea rachetelor actuale sunt rachete chimice. O rachetă alimentată cu substanțe chimice poate utiliza propulsor solid, cum ar fi naveta spațială Solid Rocket Booster , propulsor lichid, ca și pentru motoarele principale ale navetei spațiale sau un hibrid. Reacția chimică începe între combustibil și oxidant în camera de ardere . Gazele fierbinți generate sunt accelerate de una sau mai multe duze plasate în capătul inferior al rachetei. Accelerarea acestor gaze de către motor produce o forță („împingere”) asupra camerei de ardere și a duzelor, care propulsează racheta înainte (în conformitate cu a treia lege a lui Newton ).

Din acest motiv, este necesar ca racheta să transporte tot propulsorul în interior. Sunt deosebit de utile atunci când viteza implicată este foarte mare (aproximativ Mach 25). Viteza unei rachete este derivată din ecuația rachetei , datorită lui Ciolkovski , care plasează diferența de viteză în raport cu viteza de evacuare și raportul dintre masa inițială și cea finală. Acest raport este 20/1 pentru combustibilii densi, cum ar fi oxigenul lichid cu kerosen , 25/1 pentru monopropelenții densi, cum ar fi peroxidul de hidrogen și 10/1 pentru oxigenul lichid și hidrogen . Cu toate acestea, raportul total depinde de mulți alți factori, cum ar fi tipul de motor pe care îl folosește vehiculul și marjele de siguranță structurale.

Gama de rachete este foarte largă: acestea variază de la modele aproape amatorice la rachete folosite ca elice pentru rachete uriașe, cum ar fi Saturn V , utilizate în Programul Apollo sau Ariane 5 .

Utilizare

Explorarea spațiului

Când o rachetă este utilizată pentru a trimite un satelit pe orbită, aceasta se numește rachetă purtătoare , numită în mod convențional lansator .

În explorarea spațială, rachetele sunt, de asemenea, utilizate pentru decelerare, transfer pe o orbită mai puțin energică (de exemplu, intrarea pe o orbită circulară care vine din exterior), pentru aterizarea în medii atmosferice (cum ar fi pentru modulul lunar Apollo) și, uneori, pentru a înmuia o aterizare cu parașută. .

Rachetele pe bază de propulsori chimici nu sunt potrivite pentru călătorii spațiale lungi, așa că s-a crezut că recurge la energia nucleară . Au fost dezvoltate rachete nucleare termice și, deși nu au fost niciodată utilizate până acum, au o promisiune deosebit de bună pentru utilizarea interplanetară. Rachete de fuziune nucleară , mai puternice decât cele nucleare fission- rachete termice pe bază, sunt , de asemenea , de a fi studiate.

Rachetele cu impulsuri nucleare pot oferi o forță și o viteză de ejecție foarte puternice.

O altă clasă de propulsoare asemănătoare unei rachete, din ce în ce mai frecvente, sunt propulsoarele ionice , care folosesc mai degrabă energie electrică decât chimică pentru a-și accelera masa de reacție.

Rachetele cu fotoni , care ar permite atingerea unor viteze foarte apropiate de viteza luminii , sunt în prezent doar teoretice și depășesc cu mult posibilitățile tehnologice actuale.

Scopuri științifice

Rachetele sunt utilizate în scopuri științifice pentru a efectua studii ale atmosferei superioare; în acest caz efectuează zboruri suborbitale și se numesc rachete sonore .

Utilizare militară

Rachetele sunt utilizate în scopuri militare, pentru operațiuni de salvare (de exemplu, rachete de semnalizare), pentru cercetări științifice , pentru transportul sateliților artificiali sau sondelor spațiale care orbitează în spațiu ( purtător de rachete ), pentru hobby-uri ( modelarea rachetelor ) și pentru divertisment. ( Focuri de artificii ) .

În terminologia militară, o rachetă folosește, în general, combustibil solid și este neîndrumată. Acestea pot fi lansate de la aeronave la ținte fixe, cum ar fi clădiri, sau de la sol împotriva altor ținte la sol.

Încă în terminologia militară, diferența dintre rachetă și rachetă este că racheta are un sistem de ghidare și folosește, de asemenea , propulsor lichid .

Perioadă	An	Eveniment
De 1200 / 1300 de	sfârșitul secolului al XIV-lea	Mark Grecul descrie rachetele în „ Liber ignium adcomburendum hostes ”.
1800	1883	Profesorul rus elementar Konstantin Eduardovic Zyolkovsky dezvoltă teoria rachetelor.
1800	1895	Zjolkovskij publică „ Visul Pământului și al Cerului ” la Moscova , unde propune ideea unui satelit artificial pe orbită deasupra atmosferei .
1900 - 1910	1903	Zjolkovskij publică „ Explorarea spațiului cosmic prin intermediul avioanelor cu reacție ”.
1900 - 1910	1909	Americanul Robert Hutchings Goddard începe să elaboreze teoria propulsiei cu rachete.
1911 - 1920	1912	Goddard, prin măsurarea forței unei mici rachete cu combustibil solid închis într-un vas pneumatic de vid , demonstrează definitiv că acel tip de motor poate funcționa chiar și în absența aerului.
	1918	Zjolkovskij din „ Out of the Earth ” speră la o colaborare internațională pentru cucerirea spațiului.
	1919	Eseul lui Goddard „ Metoda de a atinge mari înălțimi ” este lansat.
1921 - 1930	1923	Germanul Herman Julius Oberth publică „ Racheta către spații interplanetare ” în care, fără să cunoască lucrările lui Zjolkovskij și Goddard, el face ipoteza unei rachete cu combustibil lichid în două etape , capabilă să scape de câmpul gravitațional al Pământului.
	1926	Pe 16 martie, Goddard reușește să lanseze prima rachetă cu combustibil lichid: se ridică până la 30 de metri și parcurge 56, ajungând la 103 km / h.
	1927	„ Society for Space Travel ” se formează într-o fabrică de bere din Wroclaw și Oberth devine președintele acesteia.
	1930	Pe 23 iulie, o rachetă Oberth rulează 90 de secunde.
1931 - 1940	1931	Rudolf Nebel și Wernher Von Braun lansează o rachetă care atinge altitudinea de 350 de metri.
	1933	Rusul Sergej Pavlovič Korolëv lansează o rachetă cu combustibil lichid
	1935	Rachetele lui Von Braun, „ Max ” și „ Moritz ”, ating o înălțime de 2200 de metri.
	1937	Se naște baza Peenemünde , unde Wernher Von Braun dezvoltă rachete în scopuri militare în serviciul regimului nazist.
1941 - 1950	1942	La 3 octombrie, prima lansare cu succes a rachetei A4 , care va fi numită ulterior V2 din inițiala cuvântului Vergeltungswaffe (armă de represalii)
	1944	La 8 septembrie, primul V2 operațional ajunge într-o suburbie din Londra ; aceste rachete au 14 metri înălțime și cântăresc aproape 13 tone.
	1945	Von Braun se mută în Statele Unite , unde reia lucrul la rachete.