Rachetă

Rachetă (din italiană  rocchetta  - un mic fus , prin el.  Rakete sau olandez.  raket ) - o aeronavă care se deplasează în spațiu datorită acțiunii împingerii jetului , care are loc numai ca urmare a respingerii unei părți din propria sa masă ( de lucru fluid ) a aparatului şi fără utilizarea materiei din mediul ambiant . Deoarece zborul unei rachete nu necesită prezența unui aer înconjurător sau a unui mediu gazos, este posibil nu numai în atmosferă , ci și în vid . Cuvântul rachetă se referă la o gamă largă de dispozitive zburătoare, de la petarde de vacanță până la vehicule de lansare în spațiu .

În terminologia militară , cuvântul rachetă se referă la o clasă, de obicei vehicule aeriene fără pilot , folosite pentru a lovi ținte îndepărtate și pentru a zbura pe principiul propulsiei cu reacție. În legătură cu utilizarea diversă a rachetelor în forțele armate , diferite ramuri ale forțelor armate , s-a format o clasă largă de diferite tipuri de arme antirachetă .

Istorie

Există o presupunere că un fel de rachetă a fost proiectată în Grecia antică de Alix Sin. Vorbim despre un porumbel de lemn zburător al lui Archytas din Tarentum ( greaca veche Ἀρχύτας ὁ Ταραντίνος ). Invenția sa este menționată în lucrarea scriitorului antic roman Aulus Gellius ( lat.  Aulus Gellius ) „Nopțile mansardate” ( lat.  „Noctes Atticae” ). Cartea spune că pasărea a fost ridicată cu ajutorul greutăților și pusă în mișcare printr-o suflare de aer ascuns și latent. Nu s-a stabilit încă dacă porumbelul a fost pus în mișcare prin acțiunea aerului din interiorul său, sau aerul care a suflat asupra lui din exterior. Rămâne neclar cum ar fi putut Archytas să obțină aer comprimat în interiorul porumbelului. În tradiția antică a pneumaticei , nu există analogi cu o astfel de utilizare a aerului comprimat [1] .

Majoritatea istoricilor urmăresc originile rachetelor din dinastia Han chineză ( 206 î.Hr.  - 220 d.Hr.), până la descoperirea prafului de pușcă și începutul utilizării sale pentru artificii și divertisment. Forța generată de explozia unei încărcături de pulbere a fost suficientă pentru a deplasa diverse obiecte. Mai târziu, acest principiu a găsit aplicare în crearea primelor tunuri și muschete . Obuzele de praf de pușcă puteau zbura pe distanțe lungi, dar nu erau rachete, deoarece nu aveau propriile rezerve de combustibil . Cu toate acestea, invenția prafului de pușcă a devenit principala condiție pentru apariția unor rachete adevărate. Descrierea „săgeților de foc” zburătoare folosite de chinezi arată că aceste săgeți erau rachete. Le-a fost atașat un tub de hârtie compactată, deschis doar la capătul din spate și umplut cu o compoziție combustibilă. Această încărcătură a fost incendiată, iar apoi săgeata a fost trasă cu ajutorul unui arc. Astfel de săgeți au fost folosite într-o serie de cazuri în timpul asediului fortificațiilor, împotriva navelor, a cavaleriei [2] .

În secolul al XIII-lea, împreună cu cuceritorii mongoli , rachetele au venit în Europa, iar în 1248 filozoful și naturalistul englez Roger Bacon a publicat o lucrare despre aplicarea lor [3] .

Rachetele cu mai multe etape au fost descrise în secolul al XVI-lea de Konrad Haas și în secolul al XVII-lea de inginerul militar belarus- lituanian Kazimir Semyonovich .

Artificiile și rachetele incendiare au fost produse în Rusia încă din secolul al XVII-lea [4] .

În India , la sfârșitul secolului al XVIII-lea, armele cu rachete erau folosite foarte larg și, în special, existau detașamente speciale de rachetari, al căror număr total ajungea la aproximativ 5.000 de oameni. Săgețile-rachete-proiectile, care erau tuburi cu încărcătura unei substanțe combustibile, erau folosite de indieni în luptele cu trupele britanice ( rachete Mysore ).

La începutul secolului al XIX-lea, armata britanică a adoptat și rachete militare, a căror producție a fost stabilită de William Congreve ( Racheta lui Congreve ). În același timp, ofițerul rus Alexander Zasyadko dezvolta teoria rachetelor. El, în special, a încercat să calculeze câtă praf de pușcă este necesară pentru a lansa o rachetă pe Lună . Un mare succes în îmbunătățirea rachetelor a fost obținut la mijlocul secolului al XIX-lea de către generalul rus de artilerie Konstantin Konstantinov . Inventatorul revoluționar rus Nikolai Ivanovici Kibalcici în 1881 a prezentat și ideea unui motor de rachetă elementar [5] [6] .

Artileria cu rachete a fost folosită pe scară largă până la sfârșitul secolului al XIX-lea. Rachetele erau mai ușoare și mai mobile decât piesele de artilerie. Precizia și acuratețea tragerii rachetelor era mică, dar comparabilă cu piesele de artilerie din acea vreme. Cu toate acestea, în a doua jumătate a secolului al XIX-lea, au apărut tunurile de artilerie cu răni, oferind o mai mare precizie și precizie a focului, iar artileria cu rachete a fost scoasă din serviciu peste tot. Au supraviețuit doar artificiile și rachetele de lumină [2] .

La sfârșitul secolului al XIX-lea, au început încercările de a explica matematic propulsia cu reacție și de a crea arme de rachetă mai eficiente. În Rusia, unul dintre primii care s-a ocupat de această problemă a fost Nikolai Tikhomirov în 1894. În același timp, în SUA, Nikola Tesla proiectează primele dispozitive cu reacție, ale căror principii le-a dezvoltat încă din facultate (adică în anii 70 ai secolului XIX) [7] .

Un om de știință remarcabil, fondatorul cosmologiei, Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), a fost angajat în teoria propulsiei cu reacție. El a prezentat ideea de a folosi rachete pentru zborurile în spațiu și a susținut că cel mai eficient combustibil pentru ele ar fi o combinație de oxigen lichid și hidrogen . El a proiectat o rachetă pentru comunicații interplanetare în 1903.

Omul de știință german Hermann Oberth a expus și principiile zborului interplanetar în anii 1920. În plus, a efectuat teste pe banc de motoare de rachete .

Omul de știință american Robert Goddard a început să dezvolte un motor de rachetă cu propulsie lichidă în 1923 , iar un prototip funcțional a fost construit până la sfârșitul anului 1925. Pe 16 martie 1926, a lansat prima rachetă cu propulsie lichidă, alimentată cu benzină și oxigen lichid.

Munca lui Tsiolkovsky, Oberth și Goddard a fost continuată de grupuri de pasionați de rachete din Statele Unite , URSS și Germania . În URSS, din 1932, lucrările de cercetare au fost efectuate de către Jet Propulsion Study Group (Moscova) și Laboratorul de dinamică a gazelor din Leningrad. În 1933, pe baza acestora, a fost creat Institutul Reactiv (RNII). În ea, în același an, a fost finalizată crearea unei arme de rachetă fundamental noi, începută în 1929 - rachete, instalația de lansare care a primit mai târziu porecla " Katyusha ", a fost utilizată pe scară largă în timpul Marelui Război Patriotic.

La 17 august 1933, a fost lansată racheta GIRD 9 , care poate fi considerată prima rachetă antiaeriană sovietică. Ea a ajuns la o înălțime de 1,5 km. Iar următoarea rachetă „ GIRD 10 ”, lansată pe 25 noiembrie 1933, a atins deja o înălțime de 5 km [8] .

În Germania, o activitate similară a fost efectuată de Societatea pentru Comunicații Interplanetare.(VFR). La 14 martie 1931, membrul VfR Johann Winkler a efectuat prima lansare cu succes a unei rachete cu propulsie lichidă în Europa.

VfR l-a angajat pe Wernher von Braun , care din decembrie 1932 a început dezvoltarea motoarelor de rachete la poligonul de artilerie al armatei germane de la Kummersdorf . Motorul creat de el a fost folosit pe o rachetă experimentală A-2, lansat cu succes de pe insula Borkum la 19 decembrie 1934. După venirea naziștilor la putere în Germania, au fost alocate fonduri pentru dezvoltarea armelor cu rachete, iar în primăvara anului 1936 a fost aprobat un program pentru construirea unui centru de rachete în Peenemünde , cu Walter Dornberger numit ca șef și von Braun ca tehnic. director. A dezvoltat racheta balistică A-4 cu o rază de acțiune de 320 km. În timpul celui de-al Doilea Război Mondial , la 3 octombrie 1942, a avut loc prima lansare cu succes a acestei rachete, iar în 1944 a început utilizarea sa în luptă sub numele de V-2 ( V-2 ).

Aplicația militară a V-2 a arătat potențialul extraordinar al tehnologiei rachetelor, iar cele mai puternice puteri postbelice - Statele Unite și URSS - au început și ele să dezvolte rachete balistice. [3]

Până în 1957, în URSS, sub conducerea lui Serghei Pavlovici Korolev , a fost creată prima rachetă balistică intercontinentală R-7 din lume ca mijloc de livrare a armelor nucleare , care la 4 octombrie 1957 a fost folosită pentru a lansa primul satelit artificial Pământului din lume. . Astfel a început utilizarea rachetelor pentru zborurile spațiale.

Pe 3 noiembrie 1957, câinele Laika a fost trimis pentru prima dată în spațiu . A murit după 5-7 ore.

Pe 19 august 1960, câinii Belka și Strelka au fost trimiși în spațiu , s-au întors în siguranță pe Pământ.

Pe 12 aprilie 1961, primul cosmonaut, Yu. A. Gagarin , a zburat în spațiu cu nava spațială Vostok-1 .

Motoare rachete

Cele mai multe rachete moderne sunt alimentate de motoare de rachete chimice . Un astfel de motor poate folosi propulsori solizi, lichizi sau hibrizi . Reacția chimică dintre combustibil și oxidant începe în camera de ardere , gazele fierbinți rezultate formează un jet de efluent, sunt accelerate în duza (duzele) de jet și expulzate din rachetă. Accelerația acestor gaze în motor creează tracțiune  , o forță de împingere care face ca racheta să se miște. Principiul propulsiei cu reacție este descris de a treia lege a lui Newton .

Cu toate acestea, reacțiile chimice nu sunt întotdeauna folosite pentru a propulsa rachete. În rachetele cu abur , apa supraîncălzită care iese printr-o duză este transformată într-un jet de abur de mare viteză care servește drept propulsie . Eficiența rachetelor cu abur este relativ scăzută, dar aceasta este compensată de simplitatea și siguranța lor, precum și de ieftinitatea și disponibilitatea apei. Funcționarea unei mici rachete cu abur a fost testată în spațiu în 2004 la bordul satelitului UK-DMC . Există proiecte de utilizare a rachetelor cu abur pentru transportul interplanetar de mărfuri, cu încălzire a apei datorită energiei nucleare sau solare.

Rachetele precum aburul, în care încălzirea fluidului de lucru are loc în afara zonei de lucru a motorului, sunt uneori descrise ca sisteme cu motoare cu ardere externă . Alte exemple de motoare de rachete cu ardere externă sunt cele mai multe modele de motoare de rachete nucleare .

Forțele care acționează asupra unei rachete în zbor

Știința care studiază forțele care acționează asupra rachetelor sau a altor nave spațiale se numește astrodinamică .

Principalele forțe care acționează asupra rachetei în zbor:

  1. Impingerea motorului .
  2. Când vă deplasați în atmosferă - trageți .
  3. forta de ridicare . De obicei mic, dar semnificativ pentru avioanele-rachetă .
  4. Forța gravitației .

Comenzi rachete

Cârmele aerodinamice sunt folosite pentru controlul rachetelor ( cârmele cu zăbrele sunt adesea folosite la unghiuri mari de atac ).

De asemenea, un vector de tracțiune controlată este utilizat pentru a controla rachete (duze rotative sau schimbarea direcției curentului de jet într-un alt mod).

Se folosesc și motoare cu impuls ale așa-numitei centuri gaz-dinamice, capabile să desfășoare foarte rapid o rachetă aproape pe loc [9] .

Aplicație

Război

Rachetele sunt folosite ca modalitate de a livra arme către țintă [10] . Dimensiunea mică și viteza mare de mișcare a rachetelor le conferă o vulnerabilitate scăzută. Deoarece un pilot nu este necesar pentru a controla o rachetă de luptă , aceasta poate transporta încărcături de mare putere distructivă, inclusiv nucleare. Sistemele moderne de orientare și navigație oferă rachetelor o mai mare precizie și manevrabilitate.

Există multe tipuri de rachete de luptă care diferă în raza de zbor, precum și în locul lansării și locul în care este lovită ținta („sol” - „aer”). Sistemele de apărare antirachetă sunt folosite pentru a combate rachetele active .

Există, de asemenea, semnal și rachete.

Cercetare științifică

Rachetele geofizice și meteorologice sunt folosite în locul avioanelor și baloanelor la o altitudine de peste 30-40 de kilometri. Rachetele nu au un plafon restrictiv și sunt folosite pentru a sonda atmosfera superioară, în principal mezosfera și ionosfera.

Există o împărțire a rachetelor în meteorologice ușoare, capabile să ridice un set de instrumente la o înălțime de aproximativ 100 de kilometri, și geofizice grele, care pot transporta mai multe seturi de instrumente și a căror înălțime de zbor este practic nelimitată.

De obicei, rachetele științifice sunt echipate cu instrumente pentru măsurarea presiunii atmosferice , a câmpului magnetic , a radiației cosmice și a compoziției aerului, precum și cu echipamente pentru transmiterea rezultatelor măsurătorilor prin radio la sol. Există modele de rachete, în care dispozitivele cu date obținute în timpul ascensiunii sunt coborâte la sol cu ​​ajutorul parașutelor .

Studiile meteorologice cu rachete le-au precedat pe cele prin satelit, astfel că primii sateliți meteorologici au avut aceleași instrumente ca și pe rachetele meteorologice. Prima dată când a fost lansată o rachetă pentru a studia parametrii mediului aerian pe 11 aprilie 1937, dar lansările regulate de rachete au început în anii 1950, când au fost create o serie de rachete științifice specializate. În Uniunea Sovietică, acestea au fost rachete meteorologice MR-1 , M-100 , MR-12 , MMR-06 și de tip geofizic „ Vertical ” [11] . În Rusia modernă, rachetele M-100B au fost folosite în septembrie 2007 . [12] Rachetele Aerobi , Black Brant , Skylark au fost folosite în afara Rusiei .

Există, de asemenea, rachete speciale anti-grindină concepute pentru a proteja terenurile agricole de norii de grindină. Ele poartă un reactiv (de obicei iodură de argint) în partea capului, care, atunci când este explodat, este pulverizat și duce la formarea de nori de ploaie în loc de nori de grindină. Altitudinea de zbor este limitată la 6-12 km.

Astronautică

Creatorul astronauticii ca știință este Hermann Oberth , care a dovedit pentru prima dată capacitatea fizică a corpului uman de a suporta supraîncărcările care apar în timpul lansării rachetei, precum și starea de imponderabilitate.

10 mai 1897 K. E. Tsiolkovsky în manuscrisul „Rocket” explorează o serie de probleme ale propulsiei cu reacție, unde determină viteza pe care o dezvoltă o aeronavă sub influența unei forțe a unui motor de rachetă, neschimbată în direcție, în absența tuturor alte forțe; dependența finală a fost numită „ formula Tsiolkovsky ” (articolul a fost publicat în revista „Scientific Review” în 1903).

În 1903, K. E. Tsiolkovsky a publicat lucrarea „Investigarea spațiilor lumii cu dispozitive cu reacție” - prima din lume dedicată justificării teoretice a posibilității zborurilor interplanetare folosind un avion cu reacție - „rachete”. În 1911-1912 a fost publicată a doua parte a acestei lucrări, în 1914 o completare. K. E. Tsiolkovsky și, independent de el, F. A. Zander , au ajuns la concluzia că zborurile spațiale sunt posibile folosind surse de energie deja cunoscute și au indicat scheme practice pentru implementarea lor (forma unei rachete, principiile răcirii motorului, utilizarea lichidului). gaze ca combustibil).cupluri etc.).

Viteza mare de evacuare a produselor de ardere a combustibilului (depășind adesea numărul Mach cu un factor de 10) permite utilizarea rachetelor în zonele în care sunt necesare viteze foarte mari, de exemplu, pentru a pune nave spațiale pe orbita Pământului (vezi Prima viteză spațială ). Viteza maximă care poate fi atinsă cu o rachetă este calculată folosind formula Tsiolkovsky, care descrie creșterea vitezei ca produsul dintre viteza de evacuare și logaritmul natural al raportului dintre masele inițiale și finale ale vehiculului.

Racheta este până acum singurul vehicul capabil să lanseze o navă spațială în spațiu. Modalități alternative de a ridica navele spațiale pe orbită, cum ar fi „ liftul spațial ”, tunurile electromagnetice și convenționale, sunt încă în faza de proiectare.

În spațiu, principala trăsătură a rachetei se manifestă cel mai clar - absența necesității mediului sau a forțelor externe pentru mișcarea acesteia. Această caracteristică, totuși, necesită ca toate componentele necesare pentru a genera putere reactivă să fie la bordul rachetei în sine. De exemplu, pentru rachetele care folosesc componente atât de dense precum oxigenul lichid și kerosenul ca combustibil, raportul dintre masa combustibilului și masa structurii ajunge la 20:1. Pentru rachetele alimentate cu oxigen și hidrogen , acest raport este mai mic - aproximativ 10:1. Caracteristicile de masă ale unei rachete depind foarte mult de tipul de motor de rachetă utilizat și de limitele de fiabilitate a proiectării.

Viteza necesară pentru a lansa navele spațiale pe orbită este adesea de neatins chiar și cu o rachetă. Greutatea parazită a combustibilului, structurii, motoarelor și sistemului de control este atât de mare încât nu permite rachetei să accelereze la viteza dorită într-un timp acceptabil. Problema este rezolvată prin utilizarea rachetelor compozite cu mai multe etape , permițându-vă să aruncați excesul de greutate în timpul zborului.

Prin reducerea greutății totale a structurii și consumul de combustibil, accelerația unei rachete compozite crește în timp. Poate scădea ușor doar în momentul scăderii etapelor uzate și începerii funcționării motoarelor din etapa următoare. Astfel de rachete cu mai multe etape concepute pentru lansarea navelor spațiale sunt numite vehicule de lansare [13] .

Cel mai adesea, rachetele balistice în mai multe etape sunt folosite ca vehicule de lansare. Lansarea vehiculului de lansare are loc de pe Pământ sau, în cazul unui zbor lung, de pe orbita unui satelit artificial de pe Pământ .

În prezent, agențiile spațiale din diferite țări folosesc Atlas V , Ariane 5 , Proton , Delta-4 , Soyuz-2 și multe altele.

Hobby-uri, sport și divertisment

Sunt oameni pasionați de sporturile de modelare cu rachete , hobby -ul lor este construirea și lansarea de modele de rachete. Rachetele sunt, de asemenea, folosite în artificii amatori și profesioniști .

Rachetele cu peroxid de hidrogen sunt folosite în jetpack -uri [14] , iar rachetele sunt, de asemenea, folosite ca motoare în mașinile-rachetă . Mașinile-rachetă dețin recordul pentru cursele de viteză maximă [15] .

În heraldică

În heraldica clasică , stema unei rachete, ca fenomen al timpurilor moderne, este, desigur, absentă. Pe emblemele erei sovietice, tehnologiile de rachetă și rachete au fost descrise așa cum atunci a fost acceptată direct. Cel mai izbitor exemplu în acest sens este stema orașului Baikonur .

De-a lungul timpului, pentru a înfățișa o rachetă pe stemele municipalităților și pe emblemele structurilor și organizațiilor, au început să folosească o săgeată , iar mai târziu - un vârf de săgeată, separând tehnologiile de rachete militare și terestre de cele spațiale.

Vârful de săgeată ca simbol al tehnologiilor rachetelor și spațiale este, de asemenea, utilizat pe scară largă în emblemele lumii.

Vezi și

Note

  1. ↑ Carl A. Huffman. Archytas din Tarentum: Pitagora, filosof și rege matematician. Cambridge: University Press. 2005.
  2. ↑ 1 2 K. A. Gilzin. Călătorie în lumi îndepărtate. Editura de Stat de Literatură pentru Copii a Ministerului Educației din RSFSR.Moscova 1956 Arhivat 26 octombrie 2011 la Wayback Machine .
  3. ↑ 1 2 Rachetă. Notă istorică .
  4. ↑ Ya. Golovanov „Drumul către Cosmodrom” Copie de arhivă din 19 ianuarie 2012 la Wayback Machine .
  5. ↑ Proiectul instrumentului aeronautic al lui N. I. Kibalchich . www.runivers.ru Preluat la 8 martie 2018. Arhivat din original la 9 martie 2018.
  6. ↑ Nikolai Ivanovici Kibalcici - Invenții și inventatori ai Rusiei . www.inventor.perm.ru Preluat la 8 martie 2018. Arhivat din original la 17 martie 2018.
  7. ↑ Nikola Tesla. Autobiografie (continuare): LUME NOUĂ . nowimir.ru. Preluat la 11 mai 2019. Arhivat din original la 11 mai 2019.
  8. ↑ Furniss T.  — Istoria cuceririi spațiului. Enciclopedia navelor spațiale. - Moscova: Eksmo: 2007 - ISBN 5-699-19747-8 .
  9. ↑ Controlul zborului rachetei
  10. ↑ Rachete militare // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  11. ↑ Sateliți METEOROLOGICI V. S. Agalakov, A. Sh. Sire Copie de arhivă din 15 septembrie 2008 la Wayback Machine .
  12. ↑ „Sunetul cu rachetă a atmosferei a fost reluat pe Țara Franz Josef”. Ziarul rus Arhivat 3 noiembrie 2011 la Wayback Machine .
  13. ↑ Rocket Arhivat pe 24 ianuarie 2021 la Wayback Machine // Accent Dictionary.
  14. ↑ THE ROCKET BELT Arhivat 8 februarie 2009 la Wayback Machine .
  15. ↑ Sammy Miller Arhivat 2 iunie 2013 la Wayback Machine .

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Avioane
Planificatori
Cu aripi rotative
Aerostatic
Aerodinamic
Dinamica rachetei
Alte