Historie raket: První testy proběhly před 2000 lety

26/06/2022 Petr Kovanda 14 min read 312 Zobrazení 2000 let, první testy, rakety, SpaceX

twom white flying rockets during daytime

Principy raketové techniky byly poprvé testovány před více než 2 000 lety

Principy raketové techniky byly poprvé testovány před více než 2 000 lety, ale je to jen zhruba posledních 70 let, co jsme postavili rakety pro průzkum vesmíru. Dnes rakety běžně vynášejí kosmické lodě ze Země a posílají satelity na nízkou oběžnou dráhu Země nebo náklad na Mezinárodní vesmírnou stanici. A s rozmachem komerčního kosmického průmyslu nyní astronauti pravidelně cestují do až na orbitální laboratoře a nesou s sebou vědecké experimenty, píše server Space.

Díky novému vývoji se dokonce staly běžně opakovaně použitelné rakety, které autonomně přistávají zpět na Zemi a jsou připraveny k opětovnému použití.

Raná raketová technika

Existují důkazy, že raketová technologie nebo rané základy raketové techniky byly používány před tisíci lety, například již 400 let před naším letopočtem.

V tehdejším experimentu Archytas, řecký filozof a matematik, předvedl pseudoraketu: dřevěného holuba zavěšeného na drátech. Podle NASA holuba poháněla unikající pára.

Asi 300 let po experimentu s holuby vynalezl řecký matematik Hero of Alexandria eolipile (nazývaný také Hero’s engine), dodala NASA. Jedná se o zařízení ve tvaru koule, které bylo umístěno na vroucí tůni s vodou. Plyn z kouřící vody šel dovnitř koule a unikal dvěma trubkami ve tvaru L na opačných stranách. Unikající pára vytvořila tah, který způsobil rotaci koule.

Další vývoj v rané raketové technologii byl zaznamenán v 9. století, kdy čínští mniši vyvinuli to, čemu se dnes říká „střelný prach“. Směs ledku (dusičnanu draselného), síry a dřevěného uhlí. Teoretizovalo se, že Saltpeter má vlastnosti prodlužující život a právě zájem o hledání druhu nesmrtelnosti pomohl vést k rozvoji střelného prachu, podle ThoughtCo.

„Během dynastie Tang, kolem roku 850 našeho letopočtu, podnikavý alchymista, jehož jméno se v historii ztratilo, smíchal 75 dílů ledku s 15 díly dřevěného uhlí a 10 díly síry. Tato směs neměla žádné rozeznatelné vlastnosti prodlužující život, ale explodovala záblesk a ránu při vystavení otevřenému ohni,“ napsal ThoughtCo.

„Podle textu z té doby,“ pokračoval ThoughtCo, „výsledkem byl kouř a plameny, takže [alchymisté] měli popálené ruce a tváře. A dokonce shořel celý dům, kde pracovali.“

Čínská raketa Dlouhý pochod 6 se 4. listopadu 2021 vznesla z odpalovacího střediska družice Taiyuan s SDGSAT-1.

První vojenské použití raketové technologie bylo také zaznamenáno v Číně později v roce 1232, podle Smithsonian Magazine. Číňané použili „létající ohnivá kopí“ proti Mongolské říši, když postupovali proti bývalému čínskému hlavnímu městu Kaifeng. Dnes je to prefektura v provincii Henan.

Smithsonianští výzkumníci vedení Frankem Winterem, bývalým kurátorem raket v Smithsonian’s National Air and Space Museum, pronikli hlouběji do těchto raných „raket“ a zjistili, že kopí vznikla ze skromnějšího zařízení zvaného „zemní krysa“ ve 12. stol., popsaný v knize s názvem Rustikální příběhy ve východní Ch’i (Ch’in yeh-yu).

„Pozemní krysa“ byla samohybné zařízení, které bylo spíše jako ohňostroj. „Vyrobené z bambusové trubice naplněné střelným prachem, která střílela na podlaze všemi směry,“ napsal Smithsonian Magazine. „Během královské hostiny ve 13. století byla manželka císaře Li Chunga vyděšená, když se jí pod židlí vřítila pozemní krysa. Oslavy náhle skončily a ti, kteří měli na svědomí ohňostroj, byli uvězněni.“

Raketa United Launch Alliance Atlas V vynese 21. ledna 2022 dva satelity programu Geosynchronous Space Situational Awareness Program pro americké vesmírné síly.

Roger Bacon, františkánský anglický filozof a mnich, který se zabýval experimentální vědou, je podle Britannica, první osobou, která je v záznamu toho, čemu někteří říkají „západní věda“. Poskytla pokyny pro výrobu střelného prachu. V roce 1200 spekuloval, že střelný prach by mohl být užitečný ve válce, což předznamenalo budoucí název směsi a použití ve zbraních v následujícím století.

Mezitím v Číně vyvolaly možnosti této nové technologie střelného prachu a raket legendu. Kolem roku 1500 našeho letopočtu, u veřejného činitele (zvaného mandarín) jménem Wan Hu. „Příběh vypráví, jak seděl na židli, a čtyřicet sedm kuliů zapálilo čtyřicet sedm raket s černým prachem, které k ní byly připevněny. Wan Hu cestoval na krátkou vzdálenost a pak zmizel v explozi a oblaku kouře,“ William E. Burrows napsal v první kapitole své knihy „This New Ocean“, nominované na Pulitzerovu cenu.

„Kdyby se to opravdu stalo,“ přemítal Burrows v knize, „Wan Hu by měl trojí vyznamenání. Byl prvním člověkem, který letěl na raketě. Prvním, kdo létal na samohybném zařízení těžším než vzduch, a prvním raketový pilot, který zeměřel během zkušebního letu.“

Epizoda televizního pořadu „Mythbusters“ z roku 2004 zkoumala možnosti raketového křesla v televizi.

Rakety v teorii a praxi

V 16. století byla raná raketová technologie pravidelně používána při vojenských potyčkách v Asii a Evropě a také při ohňostrojích.

Zatímco pravděpodobně mnoho lidí během této éry přemýšlelo o potenciálu raketové techniky, vyzdvihneme jen pár. Rakušan Conrad Haas vytvořil „pojednání“ o raketové technologii, včetně raket s posádkou. V polovině 16. století a dílo, které historikové neobjevili až do roku 1961, uvádí web „Digital Treasures“ financovaný Evropskou unií.

O století později Kazimierz Siemienowicz, polsko-litevský generál 17. století, vydal svou knihu *The Complete Art of Artillery*, která obsahovala návrhy raket a vícestupňových raket, říká NASA.

Stručně řečeno, paralelní vývoj ve vědě a inženýrství pomohl přispět k rozvoji raketové techniky Italský astronom Galileo Galilei (1564-1642) poprvé popsal vlastnost setrvačnosti. Což znamená, že objekt v pohybu zůstává v pohybu, zatímco objekt v klidu zůstává v klidu, mimo něco, co na něj tlačí).

Galileova práce byla náhledem na fyziku, kterou propagoval anglický vědec Isaac Newton (1642-1727). Newton formuloval teorie gravitace a pohybu, které zásadně předefinovaly, jak přemýšlíme o pohybu planet a pohybu vesmírem. Třetí Newtonův pohybový zákon, který (zjednodušeně řečeno) říká, že každá akce vyvolává opačnou reakci, je základem principu raketové techniky.

Na počátku 19. století Sir William Congreve experimentoval s četnými návrhy raket pro vojenské účely, až nakonec přišel s tím, co dnes nazýváme „raketa Congreve“. Britannica popisuje raketu o hmotnosti až 27 kg, jako naváděná tyč. Což znamená, že uživatelé měli trochu kontroly nad její dráhou. Je známé, že Američané i Britové používali během války v roce 1812 rakety Congreve; „The Star Spangled Banner“ od Francise Scotta Keya odkazuje k „červenému odlesku raket“ v bitvě o Fort McHenry.

Mezitím si francouzský spisovatel sci-fi, Jules Verne (1828-1905), představil dělo přivádějící astronauty na Měsíc už v roce 1865. Jen o něco málo, než století předtím, než se to skutečně poprvé stalo během startu Apolla 8 v roce 1968. Ne zcela přesně popisuje raketovou techniku. Moderní forma, ale Verneovy vize měla vliv na průkopníky raketové techniky po celé generace po jejím vydání.

Mise Apollo 13 startuje k Měsíci na vrcholu rakety Saturn V.

„OTCOVÉ“ raketové techniky

V moderní době historici vesmírných letů často uznávají tři „otce raketové techniky“, kteří pomohli vytlačit první rakety do vesmíru. Je pravda, že tento termín vyzdvihuje osobu, která mohla mít na starosti velký tým, a také pochází z éry, kdy lidé byli méně citliví na používání genderového jazyka.

Přesto mají tito jedinci velkou stopu ve vývoji raketové techniky, jak ji dnes chápeme. Pouze jeden ze tří přežil dostatečně dlouho na to, aby viděl rakety používané k průzkumu vesmíru.

Rus Konstantin E. Ciolkovskij (1857-1935) publikoval v roce 1903 to, co je dnes známé jako „raketová rovnice“, o níž si můžete přečíst více v tomto popisu Evropské vesmírné agentury z matematiky. Jednoduše řečeno, rovnice se týká vztahů mezi rychlostí a hmotností rakety a také toho, jak rychle plyn opouští, když opouští výfukový systém pohonné hmoty, a kolik je tam pohonné hmoty.

Robert Goddard (1882-1945) byl americký fyzik, který 16. března 1926 vyslal do vzduchu první raketu na kapalné palivo v Auburn, Massachusetts. Měl dva americké patenty na použití rakety na kapalné palivo a také na dvou- resp. třístupňová raketa na pevné palivo, uvádí NASA.

Hermann Oberth (1894-1989) se narodil v Rumunsku a později se přestěhoval do Německa. Jako nacistického inženýra je jeho odkaz komplikovaný vzhledem k tomu, že během druhé světové války pracoval pro represivní, rasistickou říši. Jeho studie o vícestupňových raketách byly poprvé použity pro nacistické útoky na Británii pomocí rakety A4, u nás známější jako V2. Raketa, využila 95 Oberthových vynálezů a návrhů.“ Oberth žil dlouho do éry raketoplánů, což mu umožnilo vidět lidi létat do vesmíru a používat první znovupoužitelné vesmírné lodě.

Rakety na počátku kosmického letu

Po druhé světové válce emigrovalo několik německých a nacistických raketových vědců do Sovětského svazu a Spojených států, kteří těmto zemím pomáhali ve vesmírných závodech 60. let. V této soutěži obě země soupeřily o prokázání technologické a vojenské převahy, přičemž jako hranici využívaly vesmír.

Nejznámějším z těchto inženýrů byl Wernher Von Braun (1912-1977), který byl rovněž nacistou s komplikovaným dědictvím. Po emigraci do Spojených států se nejvíce proslavil tím, že vedl konstrukci rakety Saturn V, která vynesla lidi na Měsíc, a popularizoval cestování vesmírem prostřednictvím Disney produkce.

Popsat dokonce i ranou historii raket a všech jejich milníků je jistě úsilí na celou knihu, protože zahrnuje také prvky, jako je takzvaný vesmírný závod mezi Spojenými státy a Sovětským svazem, který podnítil ohromný a rychlý rozvoj raketové techniky o pár desetiletí.

Historie také zahrnuje vojenskou historii v Německu, Sovětském svazu a Spojených státech, která je základem rozvoje vesmírných technologií, spolu s pokračující privatizací vývoje raket ve Spojených státech a později v Evropě. Krátký článek bohužel nemůže pokrýt všechny tyto události.

Chcete-li se dozvědět více, můžete začít s historií každé kosmické lodi s posádkou, která kdy byla použita, na Space.com. Doporučujeme také Mezinárodní referenční příručku pro kosmické odpalovací systémy od Josepha Hopkinse Jr., Joshuy Hopkinse a Stevena Isakowitze.

Zde je rychlá časová osa prvních několika let raketové techniky: Raketa byla poprvé použita k vyslání něčeho do vesmíru na raketové misi Sputnik , která vynesla sovětský satelit Sputnik 1 4. října 1957. Spojené státy upravená vojenská raketa Jupiter-C (nazývaná Juno-1), která 1. února 1958 vynesla do vesmíru svou družici Explorer 1 po nechvalně známé katastrofě s jiným, převážně nevyzkoušeným typem rakety.

Trvalo několik dalších let, než se kterákoli země cítila dostatečně sebevědomá na to, aby pomocí raket posílala lidi do vesmíru; obě země začaly se zvířaty ( například opicemi a psy). Ruský kosmonaut Jurij Gagarin byl prvním člověkem ve vesmíru, který opustil Zemi 12. dubna 1961 na palubě rakety Vostok-K k multiorbitovému letu. Asi o tři týdny později uskutečnil Alan Shepard první americký suborbitální let na raketě Redstone. O několik misí později v rámci programu NASA Mercury přešla agentura k dosažení oběžné dráhy na rakety Atlas a v roce 1962 se John Glenn stal prvním Američanem, který obletěl Zemi.

Když NASA mířila na Měsíc, použila raketu Saturn V, která při výšce 363 stop zahrnovala tři stupně. Poslední z nich navržený tak, aby byl dostatečně výkonný, aby se odpoutal od zemské gravitace. Raketa úspěšně zahájila šest misí k přistání na Měsíci v letech 1969 až 1972. Sovětský svaz vyvinul měsíční raketu nazvanou N-1, ale její program byl trvale pozastaven po mnoha zpožděních a problémech, včetně smrtící exploze.

Program vesmírných raketoplánů NASA (1981 až 2011) poprvé použil rakety na tuhá paliva k posílení lidí do vesmíru, což je pozoruhodné, protože na rozdíl od kapalných raket je nelze vypnout. Samotný raketoplán měl tři motory na kapalné palivo se dvěma pevnými raketovými posilovači připevněnými na bocích. V roce 1986 selhal O-kroužek pevného raketového posilovače a způsobil katastrofální explozi, při níž zahynulo sedm astronautů na palubě raketoplánu Challenger. Po incidentu byly přepracovány raketové posilovače na tuhé palivo.

Rakety byly od té doby používány k posílání kosmických lodí dále do naší sluneční soustavy: kolem Měsíce, Venuše a Marsu na počátku 60. let 20. století, které se později rozšířily do průzkumu desítek měsíců a planet. Rakety nesly kosmické lodě po celé sluneční soustavě, takže astronomové nyní mají snímky každé planety (stejně jako trpasličí planety Pluto), mnoha měsíců, komet, asteroidů a menších objektů. A díky výkonným a pokročilým raketám byla sonda Voyager 1 schopna opustit naši sluneční soustavu a dosáhnout mezihvězdného prostoru.

Rakety dneška zítřka

Několik společností v mnoha zemích nyní vyrábí rakety bez posádky a rakety s posádkou, abychom jmenovali alespoň některé, Spojené státy, Indie, Evropa, Čína a Rusko a běžně posílají do vesmíru vojenské a civilní náklady. Každá z těchto zemí má svou vlastní složitou historii raketové techniky napříč mnoha typy boosterů, které často přicházejí s mnoha variantami pro těžší nebo menší zátěže nebo různé nebeské destinace.

Mezitím se vesmírné lety s posádkou stále množí. Rusové používali varianty své rakety Sojuz po celá desetiletí a vynášeli lidi do vesmíru v několika různých verzích. NASA má nyní dva proudy poskytovatelů raket, jeden komerční a jeden řízený agenturou.

Pro mise Mezinárodní vesmírné stanice agentura používá systém SpaceX Crew Dragon na palubě rakety SpaceX Falcon 9, upravený z podpůrné varianty používané pro satelity; naděje je použít V blízké budoucnosti NASA také plánuje použít kosmickou loď Northrop Grumman Starliner, která by startovala buď na palubě rakety Antares společnosti Northrop Grumman, nebo na palubě Atlas V od United Launch Alliance. Dále NASA také vyvíjí systém Space Launch System vypustit astronauty na Měsíc a potenciálně (eventuálně) Mars, po alespoň jednom zkušebním startu SLS v tomto desetiletí.

Tato fotografie SpaceX ukazuje první zkušební požár šesti motorů Raptor na prototypu rakety Starship SN20 společnosti dne 12. listopadu 2021 v zařízení Starbase v blízkosti vesnice Boca Chica v jižním Texasu. Vpravo stojí posilovač Starship Super Heavy.

Raketová technologie se v soukromém průmyslu stále rychle mění, přičemž milníky často narůstají v období pouhých měsíců. Jen poukážeme na několik trendů. SpaceX a Blue Origin jsou průkopníky v používání samopřistávajících raket. Mnoho společností vypouští spojky satelitů na jedné raketě, protože satelitní technologie se neustále zlepšuje a miniaturizuje. Rakety jsou stále lehčí a přizpůsobivější díky 3D tisku, efektivnějším palivům a neustálému zlepšování strojového učení (umělá inteligence).

Od začátku roku 2022 mají nyní vesmírní turisté a komerční astronauti na výběr z několika systémů raket nebo kosmických letadel vyvinutých společnostmi Blue Origin, Virgin Galactic a SpaceX. Vesmírná turistika může být trendem, který je třeba sledovat ve 20. a 30. letech 20. století, i když se prozatím z velké části omezuje na superbohaté.

Nejvýznamnějším budoucím raketovým systémem ve vývoji je Starship a její super těžká raketa, projekt SpaceX, od kterého se očekává, že krátkodobě přivede astronauty NASA na Měsíc a v mnohem delším horizontu osadníky na Mars. Systém se mezi iteracemi poměrně rychle mění a na začátku roku 2022 musí ještě dosáhnout vesmírného letu. Zakladatel Elon Musk se však tomuto projektu věnuje již mnoho let a pravidelně sdílí aktualizace na Twitteru mezi spuštěním.

DODATEČNÉ ZDROJE

Zdroj: Space