За ракетите най-често се говори в бъдеще време. Какво би било, ако променим това? Кога са полетели първите ракети? Както обикновено в този вид статии, и тук ще се опитаме да разграничим митовете от действителните факти.
Първите ракети са били използвани за развлечения. Следва няколковековна ера на употреба изключително за военни действия и едва в края на ХІХ век се стига до приложението им в космическите полети.
Първият автор, който дава сведения за използване на някакво подобие на ракетна техника в древността, е римлянинът Авъл Гелий от І в. пр. Хр. В неговата книга "Атически нощи" (Noctes Atticae) се говори за летящ дървен гълъб, замислен и изработен от философа, математик, механик и държавник Архитас Тарентски, живял между 428 и 347 г. пр. Хр. Самото сведение обаче е доста неясно: "Гълъбът навярно е бил задвижван от някакви противотежести и подеман от невидимо и тайно въздушно течение". Досега обаче не е установено дали гълъбът се е задвижвал чрез намиращия се в него въздух, или на този, който го обдухвал отвън. Освен това в античните постижения в областта на пневматиката няма сведения за такова използване на сгъстен въздух.
През І в. пр. Хр. древногръцкият математик и механик Херон от Александрия в своята парна машина за пръв път демонстрирал начина, по който се задейства една ракета. Това бил т.н. еолипил – прадядото на всички по-сетнешни турбини и ракетни двигатели. Той е описан в трактата на Херон "Пневматика". По същество това е първата парна турбина в света – сфера, която се върти около оста си. Как работи тя?
Малък метален съд с форма на сфера се поставял върху котел с вода. Под котела се запалва огън и водата се загрява. Сферата имала две сопла в противоположни посоки. Тя е свързана с котела чрез две тръби, които същевременно служат за опорни точки на самата нея. Когато огънят нагрее водата в котела, тя започва да кипи, парата се качва по тръбите, достига до сферата и се изхвърляла от тръбите-сопла. Образувалият се въртящ момент заставя сферата да се върти около оста си. Може да не Ви се вярва, но съвременни възстановки на Хероновия двигател под парно налягане са достигали до над 1500 оборота в минута!
Ето как изглеждал Хероновият двигател
Повечето историци отнасят изобретяването на ракетите към изнамирането на барута. Според преобладаващото мнение това е станало по времето на китайската династия Хан и по-точно през І в. сл. Хр. Първата употреба на барута била не за военни действия, а за фойерверки и различни пиротехнически развлечения. Силата, възникваща при барутния взрив, била достатъчна, за да премества различни обекти в пространството. По-късно същият принцип легнал в основата на първите пушки и мускети. Снарядите на ранните барутни оръжия можели да излитат на немалки разстояния, но все пак не били същински ракети, тъй като не разполагали със собствен запас гориво. Независимо от това, изобретяването на барута станало основната причина за възникването и на пълноценни ракети.
Запазените в древни китайски ръкописи описания на т.н. "огнени стрели" показват, че те могат да бъдат наречени праобраз на съвременните ракети. Към обикновената стрела се прикрепяла тръбичка от сгъната по особен начин плътна хартия, така че задната част да има формата на сопло. Хартията била запълнена със запалимо вещество. Стрелецът го запалвал и след това "ракетата" се изстрелвала с помощта на лък. В Древен Китай такива стрели се използвали при обсади на крепости и в морски битки.
Китайците разработили и друг вид стрели. Този път те били направени от кухо бамбуково стебло, а вътре се изсипвал барутът. Летописите не казват точно какво количество е било поставяно, но са категорични, че е било достатъчно за произвеждането на огромен взрив, който хвърлял в страх и ужас поразените врагове. По-късно китайските военни изобретатели започнали да усъвършенстват конструкцията на стрелите, за да постигнат по-добре управляван полет. Към кухата бамбукова пръчка се добавяли и пера, а върхът са заострял. Перата направлявали и стабилизирали полета, а острият връх прорязвал въздуха и намалявал съпротивлението. Със сигурност се знае, че пред 1045 г. употребата на такъв вид ракети е била нещо обичайно в китайската военна практика.
По времето на китайската династия Сонг, което ще рече началото на ХІІІ век, китайците имали големи проблеми с все по-мощните монголски нашествия. Поради това китайските специалисти по пиротехника разработили и внедрили много нови видове бойни средства, сред които летящи взривни гранати и усъвършенствани метателни оръдия за тях.
Вероятно през 1232 г. китайците отблъснали монголците в битката при Кай-фун-фу с помощта на огнени стрели и "железни гърнета". Ако се доверим на летописеца, звукът от техния гърмеж можел да бъде чут на 15 мили (25 км), а унищожителното разрушение било в радиус около 600 м. Подобен вид оръжие можел да послужи успешно на обсадена армия срещу нейните нападатели. Проблемът с това сведение идва от факта, че китайският термин "огнена стрела" може да се отнася както към споменатите по-горе стрели с прикрепени взривни вещества, така и към обикновени ракети-стрели, движещи се с барут, като корейските hwacha.
Само че монголците вероятно бързо овладели китайската технология, защото в битката между тях и маджарите на 25 декември 1241 г. азиатците са използвали ракетно оръжие. Освен това, в същата битка те са си служели и с облак от отровни газове – вероятно един от първите случаи на химическа война. През 1258 г. монголските завоеватели използвали ракети и при битката за Багдад.
Важен източник в историята на ракетите е военният трактат Huolongjing от средата на ХІV век, написан от китайския офицер Цзяо Ю (Jiao Yu). В този текст се споменава употребата на първата в света многостепенна ракета – т.н. Огнен дракон, излизащ от водата (huo long chu shui), който се използвал в китайския флот. Състоял се от бамбукова тръба, четири ракети за нейното задвижване и също така няколко по-малки ракети, разположени отвътре в тръбата. Това представлявало нещо като двустепенна ракета или ракета носител, която автоматично изстрелва ракетите, намиращи се в корпуса. Предната й част била оформена като глава на дракон с отворена паст, оттам излизали задействаните и изстреляни от търбуха ракети, като всичко това накрая изгаряло. Британският историк и синолог Джоузеф Нийдъм (Joseph Needham) смята, че тази ракета може да се смята за предшественик на съвременните касетъчни боеприпаси.
Според военния трактат това оръжие можело успешно да се използва за поразяване на плавателни съдове, което го прави древнокитайски еквивалент на противокорабна крилата ракета.
Между 1270 и 1280 г. арабският автор Хасан ал-Раммах (Hasan al-Rammah) написал съчинението "Книга за изкуството на военната конница и хитроумните военни устройства" (Аl-furusiyyah wa al-manasib al-harbiyya), в която включил 107 рецепти за подготвяне на барутни смеси, като от тях 22 са за ракети. Според историка Ахмад и Хасан, неговите формули предизвиквали по-мощна експлозия в сравнение с използваните по това време в Китай. Но от терминологията, която ал-Рамах използва, може да се разбере китайският произход на барутните оръжия, за които пише (не само той, а и други арабски автори наричат селитрата "китайски сняг" и "китайска сол", а ракетите - "китайски стрели"). Още много други думи показват, че народите от Близкия изток са назовавали с прилагателното "китайски" много вещества, свързващи се със запалителен ефект.
Ранните военни ракети се разпространяват и из Европейското средновековие. Италианският инженер Джовани Фонтана (Giovanni Fontana) в "Книга за военните пособия" (Bellicorum instrumentorum liber, около 1420 г.) описва летателни апарати във вид на гълъби, изстрелване на ракети, оформени като зайци, голявмо превозно средство, задвижвано с три ракети, а също така и голяма морска ракета-торпедо с глава на митологично морско чудовище. Всички тези неща се задвижват от горивна смес, съставена от барут и други вещества (вж. Гръцкият огън – адското оръжие на византийците).
През ХVІ век австрийският инженер Конрад Хаас (Conrad Haas) написал съчинение, в което обединил двете популярни употреби на ракетната техника по това време – за фойерверки и за военно дело. В книгата се застъпва теорията на движението на многостепенните ракети и различните видове гориво (вкл. течното). Вероятно това е първото съчинение, в което се говори за делтовидни ребра и сопло с форма на камбана.
Съществува легендарно сведение, че Османска Турция също има дял в историята на ракетната техника. Турският пътешественик и историк Евлия Челеби съобщава, че инженерът и летец Лагари Хасан Челеби (Lagari Hasan Çelebi) през 1633 г. изстрелял ракета със 7 крила, използвайки 50 оки барут (около 68 кг). Ракетата на прочутия турски ракетчик била с конусовидна форма и дължина 7 лакътя (около 3,6 м) Това станало в Сарайбурну, съвсем близо до двореца Топкапъ в Истанбул. Времето на полета точно съвпадало с раждането на дъщерята на султан Мурад ІV, а летецът заявил, че отива да говори с Аллаха. Според Евлия Челеби, ракетата прелетяла около 300 м за 20 секунди, а после Лагари се приводнил в морето с помощта на самоделни крила и оттам доплавал до брега. След това бил награден от султана с много сребро и звание в османската армия.
Полетът на Лагаръ Хасан, гравюра от ХVІІ век
На 11 ноември 2009 г. по този повод беше излъчен епизод от популярното тв предаване "Ловци на митове" (MythBusters). Там експериментаторската група отбеляза, че Евлия Челеби не дава достатъчно сведения за дизайна, използван от Лагари. Също така, би било изключително трудно за конструкция от ХVІІ век, необорудвана със съвременните сплави на основата на стоманата и заваръчни методи, да кацне безопасно. Отделно, нека имаме предвид, че в цялото съчинение "Книга на пътешествията" (Seyahatname) на Евлия Челеби изследователите отдавна откриват преувеличения и неточности. Все пак, в предаването беше изработена опитна ракета, която излетя, но експлодира по средата на полета.
Около 1780 г. били успешно използвани и първите ракети с метален корпус. Това станало в Индия, където Майсурското кралство било управлявано от Хайдер Али и неговия син Типу Султан. Тези ракети били оръжие на кралството срещу войските на британските колонизатори. По това време не само англичаните, а и никой в Европа не разполагал с такива ракети. Металният корпус, който съдържал пропеланта, позволявал далекобойност до 2 км. В битката при Полилур (1780) британские части претърпели унизително поражение, когато складовете с боеприпаси на полк. Уилям Бейли били взривени с една от ракетите на крал Хайдер Али. Той използвал ракетите не само като взривно средство, а също така доста често ги изстрелвал с прикрепен за тях меч. Далекобойността на този снаряд била достатъчно голяма, за да прелети няколко метра, преди да падне с острието напред в редиците на враговете. Макар корпусът на тези ракети да бил изкован от меко ковано желязо, все пак бил достатъчно здрав, за да издържа на работното налягане и, разбира се, многократно по-здрав от бамбуковия корпус на китайските ракети. Както отбелязва и Encyclopædia Britannica, в битките за Шрирангапатам през 1792 и 1799 г. тези ракети се използвали със значителен ефект срещу британците.
Типу Султан организирал мащабно производство на ракетите си. Цял един район на Бангалор бил определен за лаборатория. Написал военен наръчник, в който се споменава 200 души личен състав на всяка майсурска ракетна бригада (такива имало между 16 и 24). Древноиндийските ракетчици изстрелвали ракетите си под ъгъл, изчислен от диаметъра на цилиндъра и дистанцията до целта. Във война индийците използвали и пускови установки, способни да изстрелват по 5-10 ракети наведнъж.
Ракетите можели да са с различни размери, но обикновено се състоели от тръба от меко ковано желязо с дължина 20 см и диаметър между 3,8 и 7,6 см. Тръбата била затворена в едиия край и към нея бил закрепен бамбуков ствол с дължина около 1 м. Желязната тръба изпълнявала функциите на горивна камера и съдържала добре опакования пропелант. Ракета, заредена с около 1 фунт гориво, можела да прелети около 900 м. По това време европейските ракети, тъй като нямали железен корпус, не можели да издържат на високото налягане и не били способни да прелитат големи разстояния.
След падането на Шрирангапатана и поражението на Майсур били намерени около 600 стартови установки, 700 заредени ракети и около 9000 празни. Някои от тях имали железни парчета или големи остриета по бамбука. Когато към ракетата се монтирали такива предмети, тя ставала изключително нестабилна към края на полета си и се въртяла заедно с остриетата, които удряли и сечали всичко по пътя си.
Много от тези бойни трофеи били отнесени в Англия, където били подложени на щателно изучаване и станали основа на по-късните английски разработки в тази област – главно тези на прочутия оръжеен конструктор Уилям Конгрийв (William Congreve).
Вероятно Конгрийв широко се е ползвал и от оръжейните разработки на ирландския националист Робърт Емет, свързан с Ирландското въстание от 1803 г. Разбира се, както си му е редът за известен човек, свързан с разработката на нещо, Конгрийв отричал ползването на тези две предишни конструкции. Така или иначе обаче, важно е да се спомене, че през първото десетилетие на ХІХ век той извършил сериозна изследователска работа в ракетната област в лабораториите на Кралския Арсенал в Лондон. Съумял да постигне нова смес за пропелант на ракетата. Разработил и нов двигател, който включвал здрава метална тръба с конусообразна носова част. Това ранно оръжие на Конгрийв тежало около 14,5 кг. Първата му демонстрация се състояла през 1805 г., а в бойни действия било използвано за пръв път срещу войските на Наполеон Бонапарт. Конгрийв публикувал и важни книги по ракетна технология – първата е от 1807 г. и се нарича "Кратък разказ за произхода и развитието на реактивните системи" (A Concise Account of the Origin and Progress of the Rocket System). През 1814 г. излиза "Подробна информация за ракетната система" (The details of the rocket system), а през 1827 г. - "Ракетната система на Конгрийв" (The Congreve Rocket System). Те били последвани от други съчинения.
Ракетите на Конгрийв – илюстрация от ХІХ век
Оттогава ракетите се разпространили из целия западен свят, били използвани и във Войната за независимост на САЩ.
Всички тези ранни ракети обаче били изключително неточни. Често се отклонявали от проектирания курс, а, разбира се, нямали и никаква възможност за изпращане на обратна връзка. Както може би сте забелязали на горната илюстрация, ракетите на Конгрийв (а и преди това майсурските) противодействали на отклоненията, като към самата ракета се прикрепяла дълга пръчка, подобно на някои съвременни устройства (по същество ракети), познати ни от различни празнични мероприятия:
Тази пръчка играе ролята на стабилизатор и помага на летящия обект да запази курса си по-дълго време. Първоначално те били монтирани от встрани от корпуса, но по-късно мястото било променено на в центъра на ракетата, защото така се намалява съпротивлението и се позволява тя да бъде изстреляна по-точно.
През 1815 г. руският оръжеен специалист Александър Засядко започнал да се занимава с военни ракети, действащи с гориво на основата на барута. Той конструирал и пускова установка, позволяваща изстрелването на 6 ракети едновременно в залп. През 1820 г. бил назначен за ръководител на царска пиротехническа лаборатория. Той разработил множество пробни образци, много тестови изстрелвания, а накрая започнал и производство на ракети в специална работилница и също така създал първото ракетно поделение в руската армия (1827). Вероятно някои от ракетите на Засядко са имали далекобойност 1600-2700 м.
Ракетен чертеж на Александър Засядко
Трябва да отбележим и изследванията във Варшавския Арсенал около 1820 г., където военният Юзеф Косински (Józef Kosiński) също разработва устройства за групово изстрелване на множество ракети, инсталирани на лафет, теглен от конен впряг.
През 1844 г. била направена голяма крачка напред към разрешаването на проблема с точността. Британският ракетен инженер Уилям Хейл (William Hale) преработил дизайна така, че станало възможно полетът на ракетата да се предвиди с по-голяма сигурност. По време на полет неговият летящ обект се въртял около оста си подобно на куршум. Това премахвало нуждата от предишния дълъг стабилизатор, а самата ракета увеличавала дължината на полета си поради намаленото въздушно съпротивление.
Началото на ХХ век е време на бурно развитие на научните изследвания в областта на космическите пътешествия. Това е в значителна степен вдъхновено от романите на известните фантасти Жюл Верн и Хърбърт Уелс.
След 1896 г. руският математик и космически инженер Константин Циолковски (1857-1935) започва усилено да се занимава с ракетната теория. Той формулирал прочутото Уравнение на Циолковски, в което установил зависимостта между:
* Промяната на ракетната скорост (δV)
* Скорост на изтичане на газовете от двигателя (Vе)
* Начална (М0) и крайна (М1) маса на ракетата
Или така:
Записвайки уравнението в работните си листове, Циолковски акуратно отбелязал датата: 10 май 1897 г.
През 1903 г. той публикувал съчинение с красноречивото заглавие "Исследование мировых пространств реактивными приборами". В него Циолковски говори за употребата на течния водород и кислород като ракетно гориво и изчислява максималната скорост на изтичане на газовете. Затова не е учудващо, че до смъртта си през 1935 г. той е в основата на почти всички значими начинания в СССР, свързани с ракетно строителство.
През 1912 г. американският инженер и физик Робърт Годард (Robert Goddard), вдъхновен от прочетените в ранните си години произведения на Хърбърт Уелс, предприел обстоен анализ на съществувалите по негово време ракетни конструкции и заключил, че конвенционалните ракети с твърдо говиро могат да бъдат подобрени по три начина. Първо, горивото може да изгаря в малка камера, вместо да се строи цял контейнер за пропеланта, за да може да се издържат високите налягания. Второ, ракетите могат да имат няколко степени. И трето, скоростта на изтичане на газовете (а оттам и ефективността) може да бъде значително увеличена, дори да задмине тази на звука, ако се използва т.н. сопло на Лалвал (също то в момента широко се използва в няколко вида парни турбини и е важна част от реактивните двигатели в авиацията).
Годард патентовал тези свои концепции през 1914 г. и освен това независимо от Циолковски разработвал математиката на ракетния полет. През 1920 г. той публикувал заключенията си в книгата "Начин за достигане на екстремни височини" (A Method of Reaching Extreme Altitudes). Там се засяга и въпросът за изпращане на ракета с твърдо говиро до Луната. Тази тема привлича вниманието и е едновременно и възхвалявана, и осмивана, вкл. и на стараниците на "Ню Йорк Таймс".
Съвременната ракета се родила, когато Годард добавил свръхзвуково (Лавал) сопло към горивната камера на ракетен двигател с течно гориво. Тези сопла превръщат топлинната енергия на горещите газове от горивната камера в кинетична енергия. Със свръхзвукова скорост се изхвърля струя от газ, тягата се увеличава повече от два пъти и в пъти се повишава ефективността на двигателя.
На 16 март 1926 в Обърн, Масачузетс, Годард изстрелял първата ракета с течно гориво.
Антон Оруш, Sandacite.bg – https://www.sandacite.bg
Източници:
Needham, Joseph (1986). Science and Civilization in China: Volume 5, Chemistry and Chemical Technology, Part 7, Military Technology; the Gunpowder Epic. Taipei: Caves Books Ltd.
The Battle of Pollilur 1780, D/ Tipu's archers -
Самый первый паровой двигатель Герона Александрийского -
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари