Raketa

z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Přejít na navigaci Přejít na hledání

Raketa (z ital. Rocchetta - malé vřeteno skrz něj. Rakete nebo niderl. Raket) - letadlo pohybující se v prostoru působením proudového tahu vznikajícího pouze zpětným rázem části vlastní hmotnosti ( pracovního tělesa ) plavidla bez použití látky životního prostředí středa . Protože let rakety nutně nevyžaduje přítomnost okolního vzduchu nebo plynného prostředí, je možný nejen v atmosféře , ale i ve vakuu . Slovo raketa označuje širokou škálu létajících zařízení od slavnostní petardy až po kosmickou nosnou raketu .

Ve vojenské terminologii slovo raketa označuje zpravidla třídu bezpilotních vzdušných prostředků používaných k napadání vzdálených cílů a využívajících k letu princip proudového pohonu. V souvislosti s různorodým používáním střel v ozbrojených silách různými odvětvími armády se vytvořila široká třída různých typů raketových zbraní .

Příběh

První rakety byly použity pro ohňostroje

Existuje předpoklad, že nějaký druh rakety byl navržen ve starověkém Řecku Alix Sin. Řeč je o létání dřevěné holubice architektonických Tarentum ( starověké řecké Ἀρχύτας ὁ Ταραντίνος). Jeho vynález je zmíněn v díle starověkého římského spisovatele Aula Gellia ( latinsky Aulus Gellius ) " Attické noci" ( latinsky "Noctes Atticae" ). Kniha říká, že pták byl zvednut závažím a uveden do pohybu závanem skrytého a skrytého vzduchu. Zda se holub uvedl do pohybu působením vzduchu uvnitř, nebo vzduchu, který na něj foukal zvenčí, se zatím nepodařilo zjistit. Zůstává nejasné, jak mohl Archytas dostat stlačený vzduch dovnitř holuba. V dávné tradici pneumatiky neexistují obdoby takového využití stlačeného vzduchu [1] .

Raná čínská raketa

Většina historiků klade původ raket do dob čínské dynastie Han ( 206 př. n. l. - 220 n. l.), k objevu střelného prachu a začátku jeho používání pro ohňostroje a zábavu. Síla generovaná výbuchem prachové náplně byla dostatečná k pohybu různých předmětů. Později tento princip našel uplatnění při vytváření prvních kanónů a mušket . Projektily prachových zbraní mohly létat na velké vzdálenosti, ale nebyly to střely, protože neměly vlastní zásoby paliva . Přesto se právě vynález střelného prachu stal hlavním předpokladem pro vznik skutečných střel. Popisy létajících „ohnivých šípů“ používaných Číňany ukazují, že tyto šípy byly střely. K nim byla připojena stlačená papírová trubice, otevřená pouze na zadním konci a naplněná hořlavou směsí. Tento náboj byl zapálen a poté byl šíp vystřelen pomocí luku. Takové šípy byly použity v řadě případů při obléhání opevnění, proti lodím, kavalérii [2] .

Ve 13. století se spolu s mongolskými dobyvateli dostaly rakety do Evropy a v roce 1248 publikoval práci o jejich aplikaci anglický filozof a přírodovědec Roger Bacon [3] .

Vícestupňové střely popsal v 16. století Konrad Haas a v 17. století bělorusko- litevský vojenský inženýr Kazimir Semenovich .

Ohňostroje a zápalné rakety se v Rusku vyráběly od 17. století [4] .

Dvoustupňová raketa XVI. století

V Indii se na konci 18. století raketové zbraně používaly velmi široce, a zejména existovaly speciální oddíly raketové techniky, jejichž celkový počet dosáhl asi 5 000 lidí. Raketové šípy-projektily, což byly trubice s náplní hořlavé látky, používali indiáni v bitvách s britskými jednotkami.

Na počátku 19. století přijala britská armáda i bojové střely, jejichž výrobu založil William Congreve ( Congreve Rocket ). Ve stejné době ruský důstojník Alexander Zasyadko rozvíjel teorii raket. Zejména se snažil spočítat, kolik střelného prachu je potřeba k vypuštění rakety na Měsíc . Velkých úspěchů ve zdokonalování raket dosáhl v polovině 19. století ruský generál dělostřelectva Konstantin Konstantinov . Ruský revoluční vynálezce Nikolaj Ivanovič Kibalčič v roce 1881 také předložil myšlenku elementárního raketového motoru [5] [6] .

Start rakety Congreve, východní Afrika, 1890

Raketové dělostřelectvo bylo široce používáno až do konce 19. století. Rakety byly lehčí a mobilnější než dělostřelecká díla. Přesnost a přesnost odpalování raket byla malá, ale srovnatelná s tehdejšími dělostřeleckými díly. Ve druhé polovině 19. století se však objevila pušková dělostřelecká děla poskytující větší přesnost a přesnost palby a raketové dělostřelectvo bylo všude vyřazeno z provozu. Dochovaly se pouze ohňostroje a signální světlice [2] .

Na konci 19. století došlo k pokusům matematicky vysvětlit proudový pohon a vytvořit účinnější raketové zbraně. V Rusku byl Nikolaj Tichomirov jedním z prvních, kdo se touto otázkou zabýval v roce 1894. Ve stejné době v USA Nikola Tesla konstruuje první tryskové zařízení, jejichž principy vyvinul ještě na vysoké škole (tedy v 70. letech 19. století) [7] .

Konstantin Ciolkovskij studoval teorii proudového pohonu. Předložil myšlenku použití raket pro kosmické lety a tvrdil, že nejúčinnějším palivem pro ně bude kombinace kapalného kyslíku a vodíku . V roce 1903 navrhl raketu pro meziplanetární komunikaci.

Německý vědec Hermann Obert také vyložil principy meziplanetárního letu ve dvacátých letech minulého století. Kromě toho prováděl zkoušky raketových motorů na stolici .

Americký vědec Robert Goddard začal vyvíjet raketový motor na kapalné palivo v roce 1923 a funkční prototyp byl dokončen do konce roku 1925. 16. března 1926 odpálil první raketu na kapalné pohonné hmoty využívající jako palivo benzín a kapalný kyslík.

V práci Ciolkovského, Oberta a Goddarda pokračovaly skupiny nadšenců pro raketovou techniku ​​v USA , SSSR a Německu . V SSSR výzkumné práce prováděla Skupina pro studium proudového pohonu (Moskva) a Gas-Dynamic Laboratory (Leningrad). V roce 1933 na jejich základě vznikl tryskový institut (RNII). V témže roce byla dokončena tvorba zásadně nové zbraně, která začala v roce 1929 - rakety, instalace pro odpálení, která později získala přezdívku "Katyusha" .

17. srpna 1933 byla odpálena raketa GIRD 9, kterou lze považovat za první sovětskou protiletadlovou střelu. Dosáhla výšky 1,5 km. A další raketa „GIRD 10“, vypuštěná 25. listopadu 1933, již dosáhla výšky 5 km [8] .

V Německu podobnou práci provedla Společnost pro meziplanetární komunikace (angličtina) (VfR). 14. března 1931 provedl člen VfR Johann Winkler první úspěšný start rakety na kapalné pohonné hmoty v Evropě.

Porovnání velikostí německých raket rodiny "Agregat" (angl.) včetně A-4 ( V-2 ) a vyvinutého mezikontinentálního (k úderu na Spojené státy ) A9/A10

Werner von Braun pracoval pro VfR, který v prosinci 1932 začal s vývojem raketových motorů na dělostřelecké střelnici německé armády v Kummersdorfu . Vytvořil motor byl použit na experimentální raketě A-2 (Angl.) 19. prosince 1934 úspěšně odstartoval z ostrova Borkum . Poté, co nacisté přišli k moci v Německu, prostředky byly určeny na rozvoj raketových zbraní, a na jaře roku 1936 se program na výstavbu raketového centra v Peenemünde byl schválen, jehož hlava byla Walter Dornberger a technický režisér - von Braun. Vyvinula balistickou střelu A-4 s doletem 320 km. Během 2. světové války, 3. října 1942, došlo k prvnímu úspěšnému odpálení této střely a v roce 1944 začalo její bojové použití pod názvem „ V-2 “ ( V-2 ).

Vojenské využití V-2 ukázalo obrovské možnosti raketové techniky a s vývojem balistických raket začaly i nejmocnější poválečné mocnosti - USA a SSSR. [3]

V roce 1957 byla v SSSR pod vedením Sergeje Pavloviče Koroljova vytvořena první mezikontinentální balistická raketa na světě R-7 jako prostředek k doručování jaderných zbraní , která byla ve stejném roce použita k vypuštění první umělé družice Země na světě . Tak začalo používání raket pro lety do vesmíru.

Raketové motory

Většina moderních raket je poháněna chemickými raketovými motory . Podobný motor může používat pevné, kapalné nebo hybridní pohonné hmoty . Chemická reakce mezi palivem a okysličovadlem začíná ve spalovací komoře , výsledné horké plyny tvoří vytékající tryskový proud, který se zrychluje v trysce ( tryskách ) a vyhazuje se z rakety. Zrychlení těchto plynů v motoru vytváří tah – tlačnou sílu, díky které se raketa pohybuje. Princip proudového pohonu popisuje třetí Newtonův zákon .

Ne vždy se však k pohonu raket používají chemické reakce. U parních raket se přehřátá voda vytékající tryskou mění na vysokorychlostní proud páry, který slouží jako pohonné zařízení . Účinnost parních raket je poměrně nízká, ale to se vyplatí jejich jednoduchostí a bezpečností, stejně jako levností a dostupností vody. Provoz malé parní rakety byl v roce 2004 testován ve vesmíru na palubě družice UK-DMC. Existují projekty využití parních raket pro meziplanetární přepravu zboží s ohřevem vody pomocí jaderné nebo solární energie.

Rakety jako pára, ve kterých se pracovní tekutina ohřívá mimo pracovní oblast motoru, jsou někdy popisovány jako systémy s motory s vnějším spalováním . Většina konstrukcí jaderných raketových motorů je dalšími příklady raketových motorů s vnějším spalováním.

Síly působící na raketu za letu

Věda o studiu sil působících na rakety nebo jiné kosmické lodě se nazývá astrodynamika .

Hlavní síly působící na raketu za letu:

  1. Tah motoru.
  2. Při jízdě v atmosféře - čelní odpor .
  3. Zvedací síla . Obvykle malý, ale významný pro raketové kluzáky .
  4. Gravitace .

aplikace

Válčení

Vzlet rakety země -vzduch

Rakety se používají jako způsob doručování zbraní k cíli [9] . Malé rozměry a vysoká rychlost střel jim zajišťuje nízkou zranitelnost. Protože k ovládání bojové střely není zapotřebí pilot , může nést nálože s velkou ničivou silou, včetně jaderných. Moderní naváděcí a navigační systémy poskytují raketám větší přesnost a manévrovatelnost.

Existuje mnoho typů bojových střel, lišících se dosahem letu, stejně jako místem odpálení a místem zásahu cíle ("země" - "vzduch"). Systémy protiraketové obrany se používají k boji proti raketám.

Existují také světlice a světlice.

Vědecký výzkum

Start Black Brant XII z kosmodromu Wallops

Geofyzikální a meteorologické rakety se používají místo letadel a balónů ve výšce nad 30-40 kilometrů. Rakety nemají omezující strop a slouží k ozvučení horních vrstev atmosféry, především mezosféry a ionosféry.

Existuje rozdělení raket na lehké meteorologické rakety, schopné vynést jednu sadu přístrojů do výšky kolem 100 kilometrů, a těžké geofyzikální rakety, které mohou nést více sad přístrojů a jejichž výška letu je prakticky neomezená.

Vědecké rakety jsou obvykle vybaveny přístroji pro měření atmosférického tlaku , magnetického pole , kosmického záření a složení vzduchu a také zařízením pro přenos výsledků měření rádiem na Zemi. Existují modely raket, kde jsou přístroje s údaji získanými během výstupu spouštěny na zem pomocí padáků .

Raketový meteorologický výzkum předcházel satelitnímu výzkumu, takže první meteorologické družice měly stejné přístroje jako meteorologické rakety. Raketa byla poprvé vypuštěna ke studiu parametrů vzdušného prostředí 11. dubna 1937, ale pravidelné starty raket začaly v 50. letech, kdy vznikla řada specializovaných vědeckých raket. V Sovětském svazu to byly meteorologické rakety MR-1 , M-100 , MR-12 , MMP-06 a geofyzikální rakety typu „ Vertikální[10] . V moderním Rusku byly v září 2007 použity střely M-100B . [11] Mimo Rusko byly použity střely Aerobi , Black Brant a Skylark.

Existují i ​​speciální protikroupové střely určené k ochraně zemědělské půdy před krupobitými mraky. Nesou v hlavě činidlo (obvykle jodid stříbrný), které se při výbuchu rozstříkne a vede k tvorbě dešťových mraků místo krup. Výška letu je omezena na 6-12 km.

Kosmonautika

Sojuz TMA-3 je přepravován na místo startu. Nosná raketa Sojuz-FG

Za tvůrce kosmonautiky jako vědy je považován Hermann Obert , který jako první prokázal fyzickou schopnost lidského těla snášet přetížení vznikající při startu rakety i stav beztíže.

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