Raketti ( italiaksi rocchetta - pieni kara , sen läpi . Rakete tai hollantilainen . raket _ _ nestettä ) ja ilman ympäristöstä peräisin olevien aineiden käyttöä . Koska raketin lentäminen ei vaadi ympäröivän ilman tai kaasumaisen väliaineen läsnäoloa, se on mahdollista paitsi ilmakehässä myös tyhjiössä . Sanalla sanoen rakettitarkoittaa laajaa valikoimaa lentäviä laitteita lomasähikäisestä avaruuteen kantorakettiin .
Sotilasterminologiassa sana ohjus viittaa luokkaan, yleensä miehittämättömiin ilma-aluksiin , joita käytetään osumaan kaukaisiin kohteisiin ja käyttämään suihkukoneiston periaatetta lentääkseen. Puolustusvoimien , eri puolustusvoimien ohjusten monipuolisen käytön yhteydessä on muodostunut laaja luokka erityyppisiä ohjusaseita .
Oletuksena on, että Alix Sin suunnitteli jonkinlaisen raketin muinaisessa Kreikassa . Puhumme Tarentumin Archytasin lentävästä puukyyhkystä ( muinainen kreikka Ἀρχύτας ὁ Ταραντίνος ). Hänen keksintönsä mainitaan antiikin roomalaisen kirjailijan Aulus Gelliuksen ( lat. Aulus Gellius ) teoksessa "Ullakkoyöt" ( lat. "Noctes Atticae" ). Kirjassa kerrotaan, että lintu nostettiin painojen avulla ja pantiin liikkeelle piilevän ja piilevän ilman hengityksen vaikutuksesta. Vielä ei ole selvitetty, saiko kyyhkynen liikkeelle sen sisällä olevan ilman vaikutuksesta vai sen päälle puhaltaneen ilman vaikutuksesta. On edelleen epäselvää, kuinka Archytas olisi voinut saada paineilmaa kyyhkysen sisällä. Muinaisessa pneumatiikan perinteessä tällaiselle paineilman käytölle ei ole analogeja [1] .
Useimmat historioitsijat jäljittävät rakettien alkuperän Kiinan Han-dynastiaan ( 206 eKr. - 220 jKr.), ruudin löytämiseen ja sen käytön alkamiseen ilotulitus- ja viihdetarkoituksiin. Jauhepanoksen räjähdyksen synnyttämä voima riitti liikuttamaan erilaisia esineitä. Myöhemmin tätä periaatetta sovellettiin ensimmäisten tykkien ja muskettien luomisessa . Ruutiaseet pystyivät lentämään pitkiä matkoja, mutta ne eivät olleet raketteja, koska niillä ei ollut omia polttoainevarastoja . Siitä huolimatta ruudin keksimisestä tuli pääedellytys todellisten rakettien syntymiselle. Kiinalaisten käyttämien lentävien "tulinuolien" kuvaus osoittaa, että nämä nuolet olivat ohjuksia. Niihin kiinnitettiin tiivistettyä paperia oleva putki, joka oli avoin vain takapäästä ja täytetty palavalla koostumuksella. Tämä panos sytytettiin tuleen, ja sitten nuoli ammuttiin jousen avulla. Tällaisia nuolia käytettiin useissa tapauksissa linnoitusten piirityksen aikana laivoja, ratsuväkeä vastaan [2] .
XIII vuosisadalla yhdessä mongolien valloittajien kanssa raketit saapuivat Eurooppaan, ja vuonna 1248 englantilainen filosofi ja luonnontieteilijä Roger Bacon julkaisi teoksen niiden sovelluksesta [3] .
Monivaiheisia raketteja kuvaili 1500-luvulla Konrad Haas ja 1600-luvulla valkovenäläis - lietuttualainen sotainsinööri Kazimir Semjonovich .
Ilotulitteita ja sytytysraketteja on valmistettu Venäjällä 1600-luvulta lähtien [4] .
Intiassa 1700 -luvun lopulla rakettiaseita käytettiin erittäin laajasti, ja erityisesti rakettimiehiä oli erityisiä yksiköitä, joiden kokonaismäärä oli noin 5000 ihmistä. Intiaanit käyttivät taisteluissa brittiläisten joukkojen kanssa ( Mysore-raketit ), jotka olivat putkia, joissa oli palavaa ainetta.
1800-luvun alussa Britannian armeija otti käyttöön myös sotilaraketit, joiden valmistuksen aloitti William Congreve ( Congreve's Rocket ). Samaan aikaan venäläinen upseeri Alexander Zasyadko kehitti ohjusten teoriaa. Hän yritti erityisesti laskea, kuinka paljon ruutia tarvitaan raketin laukaisemiseen kuuhun . Suuren menestyksen ohjusten parantamisessa saavutti 1800-luvun puolivälissä venäläinen tykistökenraali Konstantin Konstantinov . Venäläinen vallankumouksellinen keksijä Nikolai Ivanovich Kibalchich esitti vuonna 1881 myös idean alkeisrakettimoottorista [5] [6] .
Rakettitykistöä käytettiin laajalti 1800-luvun loppuun asti. Raketit olivat kevyempiä ja liikkuvampia kuin tykistö. Ohjusten laukaisun tarkkuus ja tarkkuus oli pieni, mutta verrattavissa sen ajan tykistökappaleisiin. Kuitenkin 1800-luvun toisella puoliskolla ilmestyi kiväärin tykistöaseet, jotka lisäsivät tulen tarkkuutta ja tarkkuutta, ja rakettitykistö poistettiin käytöstä kaikkialla. Vain ilotulitteet ja soihdut selvisivät [2] .
1800-luvun lopulla alettiin yrittää selittää matemaattisesti suihkukoneistoa ja luoda tehokkaampia rakettiaseita. Venäjällä yksi ensimmäisistä, jotka käsittelivät tätä asiaa, oli Nikolai Tikhomirov vuonna 1894. Samaan aikaan Nikola Tesla suunnittelee Yhdysvalloissa ensimmäiset suihkukäyttöiset laitteet, joiden periaatteet hän kehitti vielä yliopistossa (eli XIX-luvun 70-luvulla) [7] .
Erinomainen tiedemies, kosmologian perustaja Konstantin Tsiolkovski (1857-1935), oli mukana suihkukoneiston teoriassa. Hän esitti idean käyttää raketteja avaruuslentoon ja väitti, että tehokkain polttoaine niille olisi nestemäisen hapen ja vedyn yhdistelmä . Hän suunnitteli raketin planeettojen välistä viestintää varten vuonna 1903.
Myös saksalainen tiedemies Hermann Oberth esitti planeettojen välisen lennon periaatteet 1920-luvulla. Lisäksi hän suoritti penkkitestejä rakettimoottoreille .
Amerikkalainen tiedemies Robert Goddard aloitti nestemäisen polttoaineen rakettimoottorin kehittämisen vuonna 1923 , ja toimiva prototyyppi rakennettiin vuoden 1925 loppuun mennessä. 16. maaliskuuta 1926 hän laukaisi ensimmäisen nestemäistä polttoainetta käyttävän raketin, jonka polttoaineena oli bensiini ja nestemäinen happi.
Tsiolkovskyn, Oberthin ja Goddardin työtä jatkoivat rakettiharrastajien ryhmät Yhdysvalloissa , Neuvostoliitossa ja Saksassa . Neuvostoliitossa vuodesta 1932 lähtien tutkimustyötä ovat tehneet Jet Propulsion Study Group (Moskova) ja Gas Dynamics Laboratory Leningradissa. Vuonna 1933 niiden pohjalta perustettiin Reactive Institute (RNII). Siinä saatettiin samana vuonna päätökseen vuonna 1929 aloitetun pohjimmiltaan uuden raketti-aseen luominen - raketit, laukaisuasennus, joka sai myöhemmin lempinimen " Katyusha ", sitä käytettiin laajasti Suuren isänmaallisen sodan aikana.
17. elokuuta 1933 laukaistiin GIRD 9 -raketti , jota voidaan pitää ensimmäisenä Neuvostoliiton ilmatorjuntaohjuksena. Hän saavutti 1,5 kilometrin korkeuden. Ja seuraava raketti " GIRD 10 ", joka laukaistiin 25. marraskuuta 1933, on jo saavuttanut 5 km:n korkeuden [8] .
Saksassa samanlaisen työn teki Planeettojenvälinen Kommunikaatioyhdistys.(VFR). VfR:n jäsen Johann Winkler suoritti 14. maaliskuuta 1931 ensimmäisen onnistuneen nestemäisen polttoaineen raketin laukaisun Euroopassa.
VfR:n palveluksessa oli Wernher von Braun , joka joulukuusta 1932 alkaen aloitti rakettimoottoreiden kehittämisen Saksan armeijan tykistöradalla Kummersdorfissa . Hänen luomaansa moottoria käytettiin kokeellisessa raketissa A-2, laukaistiin onnistuneesti Borkumin saarelta 19. joulukuuta 1934. Natsien valtaantulon jälkeen Saksassa määrättiin varoja rakettiaseiden kehittämiseen, ja keväällä 1936 hyväksyttiin ohjelma rakettikeskuksen rakentamiseksi Peenemündeen . Päälliköksi nimitettiin Walter Dornberger ja tekniseksi von Braun. johtaja. Se kehitti ballistisen A-4- ohjuksen , jonka kantama on 320 km. Toisen maailmansodan aikana , 3. lokakuuta 1942, tämän raketin ensimmäinen onnistunut laukaisu tapahtui, ja vuonna 1944 sen taistelukäyttö alkoi nimellä V-2 ( V-2 ).
V-2:n sotilaallinen sovellus osoitti rakettitekniikan valtavan potentiaalin, ja sodan jälkeiset voimakkaimmat valtiot - Yhdysvallat ja Neuvostoliitto - alkoivat myös kehittää ballistisia ohjuksia. [3]
Vuoteen 1957 mennessä Neuvostoliitossa Sergei Pavlovich Korolevin johdolla luotiin maailman ensimmäinen mannertenvälinen ballistinen ohjus R-7 ydinaseiden toimittamiseksi , jota käytettiin 4. lokakuuta 1957 maailman ensimmäisen keinotekoisen maapallon satelliitin laukaisemiseen. . Siitä alkoi rakettien käyttö avaruuslennoilla.
3. marraskuuta 1957 koira Laika lähetettiin avaruuteen ensimmäistä kertaa . Hän kuoli 5-7 tunnin kuluttua.
19. elokuuta 1960 koirat Belka ja Strelka lähetettiin avaruuteen , ja ne palasivat turvallisesti Maahan.
12. huhtikuuta 1961 ensimmäinen kosmonautti Yu. A. Gagarin lensi avaruuteen Vostok-1- avaruusaluksella .
Useimmat nykyaikaiset raketit toimivat kemiallisilla rakettimoottoreilla . Tällaisessa moottorissa voidaan käyttää kiinteitä, nestemäisiä tai hybridipolttoaineita . Polttoaineen ja hapettimen välinen kemiallinen reaktio alkaa palotilassa , syntyneet kuumat kaasut muodostavat poistovesisuihkun, kiihtyvät suihkusuuttimessa (suuttimissa) ja poistuvat raketista. Näiden kaasujen kiihtyvyys moottorissa luo työntövoiman , työntövoiman, joka saa raketin liikkumaan. Suihkuvoiman periaatetta kuvaa Newtonin kolmas laki .
Kemiallisia reaktioita ei kuitenkaan aina käytetä rakettien kuljettamiseen. Höyryraketeissa suuttimen kautta karkaava tulistettu vesi muunnetaan korkeanopeuksiseksi höyrysuihkuksi, joka toimii työntövoimana . Höyryrakettien hyötysuhde on suhteellisen alhainen, mutta sen kompensoivat niiden yksinkertaisuus ja turvallisuus sekä veden halpa ja saatavuus. Pienen höyryraketin toimintaa testattiin avaruudessa vuonna 2004 UK-DMC- satelliitilla . On olemassa hankkeita höyryrakettien käytöstä planeettojen väliseen tavaroiden kuljettamiseen, joissa vesi lämmitetään ydin- tai aurinkoenergian vuoksi.
Höyryn kaltaisia raketteja, joissa työnesteen kuumeneminen tapahtuu moottorin työalueen ulkopuolella, kuvataan joskus järjestelmiksi, joissa on ulkoiset polttomoottorit . Muita esimerkkejä ulkopolttomoottoreista ovat useimmat ydinrakettimoottorit .
Tiedettä, joka tutkii raketteihin tai muihin avaruusaluksiin vaikuttavia voimia, kutsutaan astrodynamiikaksi .
Päävoimat, jotka vaikuttavat rakettiin lennon aikana:
Aerodynaamisia peräsimeitä käytetään ohjusten ohjaamiseen ( hilaperäisimiä käytetään usein korkeissa hyökkäyskulmissa ).
Myös ohjattua työntövoimavektoria käytetään ohjaamaan ohjuksia (pyöriviä suuttimia tai suihkun suunnan muuttaminen muulla tavalla).
Käytetään myös niin sanotun kaasudynaamisen hihnan impulssimoottoreita, jotka pystyvät erittäin nopeasti laukaisemaan raketin melkein paikan päällä [9] .
Ohjuksia käytetään tapana toimittaa aseita kohteeseen [10] . Ohjusten pieni koko ja suuri liikenopeus antavat niille alhaisen haavoittuvuuden. Koska ohjaajaa ei tarvita taisteluohjuksen ohjaamiseen , se voi kantaa suuren tuhovoiman panoksia, mukaan lukien ydinpanokset. Nykyaikaiset kotiutus- ja navigointijärjestelmät antavat ohjuksille paremman tarkkuuden ja ohjattavuuden.
Taisteluohjuksia on monen tyyppisiä, jotka eroavat lentoetäisyydeltä, samoin kuin laukaisupaikalta ja kohteen osumispaikalta ("maa" - "ilma"). Ohjustentorjuntajärjestelmiä käytetään taistelussa eläviä ohjuksia vastaan .
Siellä on myös signaali ja soihdut.
Geofysikaalisia ja meteorologisia raketteja käytetään lentokoneiden ja ilmapallojen sijasta yli 30-40 kilometrin korkeudessa. Raketeissa ei ole rajoittavaa kattoa, ja niitä käytetään yläilmakehän, pääasiassa mesosfäärin ja ionosfäärin, luotamiseen.
Raketit on jaettu kevyisiin meteorologisiin raketteihin, jotka pystyvät nostamaan yhden instrumenttisarjan noin 100 kilometrin korkeuteen, ja raskaisiin geofysikaalisiin, jotka voivat kuljettaa useita instrumentteja ja joiden lentokorkeus on käytännössä rajoittamaton.
Yleensä tieteelliset raketit on varustettu laitteilla ilmakehän paineen , magneettikentän , kosmisen säteilyn ja ilman koostumuksen mittaamiseen sekä laitteistolla mittaustulosten lähettämiseksi radioteitse maahan. On olemassa malleja raketteista, joissa laitteet, joilla on nousun aikana saatuja tietoja, lasketaan maahan laskuvarjoilla .
Rakettien meteorologiset tutkimukset edelsivät satelliittitutkimuksia, joten ensimmäisillä meteorologisilla satelliiteilla oli samat instrumentit kuin meteorologisissa raketteissa. Ensimmäisen kerran raketti laukaistiin tutkimaan ilmaympäristön parametreja 11. huhtikuuta 1937, mutta säännölliset rakettien laukaisut alkoivat 1950-luvulla, jolloin luotiin sarja erikoistuneita tieteellisiä raketteja. Neuvostoliitossa nämä olivat meteorologisia ohjuksia MR-1 , M-100 , MR-12 , MMR-06 ja geofysikaalista tyyppiä " Vertical " [11] . Nykyaikaisella Venäjällä M-100B- ohjuksia käytettiin syyskuussa 2007 . [12] Aerobi- , Black Brant- ja Skylark -ohjuksia käytettiin Venäjän ulkopuolella .
On myös erityisiä raketteja, jotka on suunniteltu suojaamaan maatalousmaata rakepilviltä. Niiden pääosassa on reagenssia (yleensä hopeajodidia), joka räjähtäessään ruiskutetaan ja johtaa sadepilvien muodostumiseen rakeiden sijaan. Lentokorkeus on rajoitettu 6-12 km:iin.
Astronautikan tieteenä luoja on Hermann Oberth , joka ensin todisti ihmiskehon fyysisen kyvyn kestää raketin laukaisun aikana esiintyviä ylikuormituksia sekä painottomuuden tilaa.
10. toukokuuta 1897 K. E. Tsiolkovsky tutkii käsikirjoituksessaan "Raketti" useita suihkukoneistoongelmia, joissa hän määrittää nopeuden, jonka lentokone kehittää rakettimoottorin työntövoiman vaikutuksesta, suunta muuttumattomana, ilman kaikkia muut voimat; lopullista riippuvuutta kutsuttiin " Tsiolkovsky-kaavaksi " (artikkeli julkaistiin "Scientific Review" -lehdessä vuonna 1903).
Vuonna 1903 K. E. Tsiolkovsky julkaisi teoksen "Maailman tilojen tutkiminen suihkulaitteilla" - ensimmäisen maailmassa, joka on omistettu planeettojen välisten lentojen mahdollisuuden teoreettiselle perustelulle suihkukoneella - "raketilla". Vuosina 1911-1912 tästä teoksesta julkaistiin toinen osa, vuonna 1914 lisäys. K. E. Tsiolkovsky ja hänestä riippumattomasti F. A. Zander tulivat siihen tulokseen, että avaruuslennot ovat mahdollisia käyttämällä jo tunnettuja energialähteitä, ja esittivät käytännön kaavioita niiden toteuttamiseksi (raketin muoto, moottorin jäähdytyksen periaatteet, nesteen käyttö kaasut polttoaineena).
Polttoaineen palamistuotteiden korkea pakokaasun nopeus (usein Mach-luvun ylittäminen kertoimella 10) mahdollistaa rakettien käytön alueilla, joilla tarvitaan erittäin suuria nopeuksia, esimerkiksi avaruusalusten asettamiseksi maan kiertoradalle (katso Ensimmäinen avaruusnopeus ). Raketilla saavutettava enimmäisnopeus lasketaan Tsiolkovsky-kaavalla, joka kuvaa nopeuden lisäystä pakokaasun nopeuden ja ajoneuvon alku- ja loppumassan suhteen luonnollisen logaritmin tulona.
Raketti on toistaiseksi ainoa ajoneuvo, joka pystyy laukaisemaan avaruusaluksen avaruuteen. Vaihtoehtoiset tavat nostaa avaruusaluksia kiertoradalle, kuten " avaruushissi ", sähkömagneettiset ja tavanomaiset aseet, ovat vielä suunnitteluvaiheessa.
Avaruudessa raketin pääominaisuus ilmenee selkeimmin - sen liikkumiseen ei tarvita ympäristöä tai ulkoisia voimia. Tämä ominaisuus kuitenkin edellyttää, että kaikki loistehon tuottamiseen tarvittavat komponentit ovat itse raketissa. Esimerkiksi raketteissa, jotka käyttävät polttoaineena sellaisia tiheitä komponentteja kuin nestemäistä happea ja kerosiinia , polttoaineen massan suhde rakenteen massaan on 20:1. Happi- ja vetyraketeissa tämä suhde on pienempi - noin 10:1. Raketin massaominaisuudet riippuvat suuresti käytetyn rakettimoottorin tyypistä ja suunnittelun luotettavuusrajoista.
Avaruusaluksen kiertoradalle tarvittava nopeus on usein saavuttamaton edes raketilla. Polttoaineen, rakenteen, moottoreiden ja ohjausjärjestelmän loispaino on niin suuri, että se ei anna raketin kiihtyä haluttuun nopeuteen hyväksyttävässä ajassa. Ongelma ratkaistaan käyttämällä monivaiheisia komposiittiraketteja , joiden avulla voit heittää pois ylimääräisen painon lennon aikana.
Pienentämällä rakenteen kokonaispainoa ja polttoaineen palamista komposiittiraketin kiihtyvyys kasvaa ajan myötä. Se voi hieman laskea vain käytettyjen vaiheiden pudotuksen ja seuraavan vaiheen moottoreiden toiminnan alkaessa. Tällaisia avaruusalusten laukaisuun suunniteltuja monivaiheisia raketteja kutsutaan kantoraketteiksi [13] .
Useimmiten kantoraketteina käytetään monivaiheisia ballistisia ohjuksia. Kantoraketti laukaistaan maasta tai, jos kyseessä on pitkä lento, keinotekoisen maasatelliitin kiertoradalta .
Tällä hetkellä eri maiden avaruusjärjestöt käyttävät Atlas V :tä , Ariane 5 :tä , Protonia , Delta-4 :ää , Sojuz-2 :ta ja monia muita.
On ihmisiä, jotka pitävät rakettimalliurheilusta , heidän harrastuksensa on mallirakettien rakentaminen ja laukaisu. Raketteja käytetään myös amatööri - ja ammattiilotulitioissa .
Vetyperoksidiraketteja käytetään suihkureppuissa [14] , ja raketteja käytetään myös rakettiautojen moottoreina . Rakettiautot pitävät ennätystä huippunopeuskilpailuissa [15] .
Klassisessa heraldiikassa raketin vaakuna nykyajan ilmiönä luonnollisesti puuttuu. Neuvostoajan tunnuksilla raketti ja rakettiteknologiat kuvattiin sellaisena kuin se silloin hyväksyttiin suoraviivaisesti. Silmiinpistävin esimerkki tästä on Baikonurin kaupungin vaakuna .
Ajan myötä raketin kuvaamiseksi kuntien vaakunoissa sekä rakenteiden ja organisaatioiden tunnuksissa he alkoivat käyttää nuolta ja myöhemmin - nuolenpäätä, joka erottaa sotilaallisen ja maapohjaisen rakettitekniikan avaruudesta.
Nuolenkärki raketti- ja avaruusteknologian symbolina on myös laajalti käytössä maailman tunnuksessa.
Sanakirjat ja tietosanakirjat | |
---|---|
Bibliografisissa luetteloissa |
|
Lentokoneet | |
---|---|
Suunnittelijat | |
Pyöriväsiipinen | |
Aerostaattinen | |
Aerodynaaminen | |
Rakettidynamiikka | |
muu |