Raket

Raket (från italienska  rocchetta  - en liten spindel , genom den.  Rakete eller holländska.  raket ) - ett flygplan som rör sig i rymden på grund av verkan av jettryck , som endast uppstår som ett resultat av att en del av sin egen massa förkastas ( arbetar vätska ) av apparaten och utan användning av material från miljön . Eftersom flygningen av en raket inte kräver närvaron av en omgivande luft eller gasformigt medium, är det möjligt inte bara i atmosfären utan också i vakuum . Med ett ord raketbetecknar ett brett utbud av flygande enheter från semestersmällare till rymdfarkoster .

I militär terminologi hänvisar ordet missil till en klass, vanligtvis obemannade luftfartyg , som används för att träffa avlägsna mål och använda principen om jetframdrivning för att flyga. I samband med den mångsidiga användningen av missiler inom försvarsmakten , olika grenar av försvarsmakten , har en bred klass av olika typer av missilvapen bildats .

Historik

Det finns ett antagande att någon form av raket designades i antikens Grekland av Alix Sin. Vi talar om en flygande träduva av Archytas från Tarentum ( forntida grekiska Ἀρχύτας ὁ Ταραντίνος ). Hans uppfinning nämns i den antika romerske författaren Aulus Gellius ( lat.  Aulus Gellius ) "Attic nights" ( lat.  "Noctes Atticae" ). Boken säger att fågeln höjdes med hjälp av vikter och sattes i rörelse av en fläkt av dold och latent luft. Det har ännu inte fastställts om duvan sattes i rörelse av luften inuti den, eller luften som blåste på den utifrån. Det är fortfarande oklart hur Archytas kunde ha fått komprimerad luft inuti duvan. I den antika traditionen av pneumatik finns det inga analoger till sådan användning av tryckluft [1] .

De flesta historiker spårar raketernas ursprung till den kinesiska Han-dynastin ( 206 f.Kr.  - 220 e.Kr.), till upptäckten av krut och början av dess användning för fyrverkerier och underhållning. Kraften som genererades av explosionen av en krutladdning var tillräcklig för att flytta olika föremål. Senare fann denna princip tillämpning i skapandet av de första kanonerna och musköterna . Krutvapengranater kunde flyga långa sträckor, men de var inte raketer, eftersom de inte hade sina egna bränslereserver . Ändå var det uppfinningen av krut som blev huvudförutsättningen för uppkomsten av riktiga raketer. Beskrivningen av de flygande "eldpilarna" som användes av kineserna visar att dessa pilar var missiler. Ett rör av komprimerat papper fästes vid dem, öppet endast i den bakre änden och fyllt med en brännbar komposition. Denna laddning sattes i brand, och sedan avfyrades pilen med hjälp av en båge. Sådana pilar användes i ett antal fall under belägringen av befästningar, mot fartyg, kavalleri [2] .

På 1300-talet, tillsammans med de mongoliska erövrarna , kom raketer till Europa, och 1248 publicerade den engelske filosofen och naturforskaren Roger Bacon ett arbete om deras tillämpning [3] .

Flerstegsraketer beskrevs på 1500-talet av Konrad Haas och på 1600-talet av den vitryska- litauiske militäringenjören Kazimir Semyonovich .

Fyrverkerier och brandraketer har producerats i Ryssland sedan 1600-talet [4] .

I Indien , i slutet av 1700-talet, användes raketvapen mycket brett, och i synnerhet fanns det speciella avdelningar av raketmän, vars totala antal nådde cirka 5 000 personer. Raketpilar-projektiler, som var rör med en laddning av ett brännbart ämne, användes av indianerna i strider med brittiska trupper ( Mysore-raketer ).

I början av 1800-talet antog den brittiska armén även militära raketer, vars tillverkning etablerades av William Congreve ( Congreves raket ). Samtidigt utvecklade den ryske officeren Alexander Zasyadko teorin om missiler. Han försökte i synnerhet beräkna hur mycket krut som behövs för att skjuta upp en raket till månen . Stor framgång i att förbättra missiler uppnåddes i mitten av 1800-talet av den ryske artillerigeneralen Konstantin Konstantinov . Den ryske revolutionära uppfinnaren Nikolai Ivanovich Kibalchich lade 1881 också fram idén om en elementär raketmotor [5] [6] .

Raketartilleri användes flitigt fram till slutet av 1800-talet. Raketer var lättare och mer rörliga än artilleripjäser. Noggrannheten och noggrannheten för att avfyra missiler var liten, men jämförbar med den tidens artilleripjäser. Men under andra hälften av 1800-talet dök det upp riflade artilleripistoler, vilket gav större noggrannhet och precision i elden, och raketartilleri togs ur bruk överallt. Endast fyrverkerier och bloss överlevde [2] .

I slutet av 1800-talet började försök att matematiskt förklara jetframdrivning och skapa effektivare raketvapen. I Ryssland var en av de första som tog itu med denna fråga Nikolai Tikhomirov 1894. Samtidigt, i USA, designar Nikola Tesla de första jetdrivna enheterna, vars principer han utvecklade medan han fortfarande gick på college (det vill säga på 70-talet av XIX-talet) [7] .

En framstående vetenskapsman, kosmologins grundare, Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935), var engagerad i teorin om jetframdrivning. Han lade fram idén om att använda raketer för rymdflyg och hävdade att det mest effektiva bränslet för dem skulle vara en kombination av flytande syre och väte . Han designade en raket för interplanetär kommunikation 1903.

Den tyske vetenskapsmannen Hermann Oberth lade också upp principerna för interplanetär flygning på 1920-talet. Dessutom genomförde han bänktester av raketmotorer .

Den amerikanske vetenskapsmannen Robert Goddard började utveckla en raketmotor med flytande drivmedel 1923 , och en fungerande prototyp byggdes i slutet av 1925. Den 16 mars 1926 sköt han upp den första raketen med flytande drivmedel, driven av bensin och flytande syre.

Tsiolkovskys, Oberths och Goddards arbete fortsattes av grupper av raketentusiaster i USA , Sovjetunionen och Tyskland . I Sovjetunionen, sedan 1932, utfördes forskningsarbete av Jet Propulsion Study Group (Moskva) och Gas Dynamics Laboratory i Leningrad. 1933, på grundval av dem, skapades Reactive Institute (RNII). I den, samma år, slutfördes skapandet av ett fundamentalt nytt raketvapen, som började 1929, - raketer, installationen för uppskjutning som senare fick smeknamnet " Kayusha ", den användes i stor utsträckning under det stora fosterländska kriget.

Den 17 augusti 1933 avfyrades raketen GIRD 9 , som kan anses vara den första sovjetiska luftvärnsmissilen. Hon nådde en höjd av 1,5 km. Och nästa raket " GIRD 10 ", som avfyrades den 25 november 1933, har redan nått en höjd av 5 km [8] .

I Tyskland utfördes liknande arbete av Society for Interplanetary Communications.(VFR). Den 14 mars 1931 genomförde VfR-medlemmen Johann Winkler den första framgångsrika uppskjutningen av en raket med flytande drivmedel i Europa.

VfR anställde Wernher von Braun , som från december 1932 påbörjade utvecklingen av raketmotorer vid den tyska arméns artillerifält vid Kummersdorf . Motorn han skapade användes på en experimentraket A-2, framgångsrikt uppskjuten från ön Borkum den 19 december 1934. Efter att nazisterna kommit till makten i Tyskland anslogs medel för utveckling av raketvapen, och våren 1936 godkändes ett program för byggandet av ett raketcenter i Peenemünde , med Walter Dornberger utsedd till chef och von Braun till teknisk direktör. Den utvecklade den ballistiska missilen A-4 med en räckvidd på 320 km. Under andra världskriget , den 3 oktober 1942, skedde den första framgångsrika uppskjutningen av denna raket, och 1944 började dess stridsanvändning under namnet V-2 ( V-2 ).

Den militära tillämpningen av V-2 visade raketteknologins enorma potential, och de mäktigaste efterkrigsmakterna - USA och Sovjetunionen - började också utveckla ballistiska missiler. [3]

År 1957, i Sovjetunionen, under ledning av Sergei Pavlovich Korolev , skapades världens första interkontinentala ballistiska missil R-7 som ett sätt att leverera kärnvapen , som den 4 oktober 1957 användes för att skjuta upp världens första konstgjorda jordsatellit . Därmed började användningen av raketer för rymdfärder.

Den 3 november 1957 skickades hunden Laika ut i rymden för första gången . Hon dog efter 5-7 timmar.

Den 19 augusti 1960 skickades hundarna Belka och Strelka ut i rymden , de återvände säkert till jorden.

Den 12 april 1961 flög den första kosmonauten, Yu. A. Gagarin , ut i rymden med rymdfarkosten Vostok-1 .

Raketmotorer

De flesta moderna raketer drivs av kemiska raketmotorer . En sådan motor kan använda fasta, flytande eller hybriddrivmedel . Den kemiska reaktionen mellan bränslet och oxidationsmedlet börjar i förbränningskammaren , de resulterande heta gaserna bildar en avloppsstråle, accelereras i jetmunstyckena och stöts ut från raketen. Accelerationen av dessa gaser i motorn skapar dragkraft  , en tryckkraft som får raketen att röra sig. Principen för jetframdrivning beskrivs av Newtons tredje lag .

Kemiska reaktioner används dock inte alltid för att driva raketer. I ångraketer omvandlas överhettat vatten som strömmar ut genom ett munstycke till en höghastighets ångstråle som fungerar som en framdrivning . Effektiviteten hos ångraketer är relativt låg, men detta kompenseras av deras enkelhet och säkerhet, såväl som billigheten och tillgången på vatten. Driften av en liten ångraket testades i rymden 2004 ombord på UK-DMC- satelliten . Det finns projekt för användning av ångraketer för interplanetär transport av varor, med vattenuppvärmning på grund av kärn- eller solenergi.

Raketer som ånga, där uppvärmningen av arbetsvätskan sker utanför motorns arbetsområde, beskrivs ibland som system med externa förbränningsmotorer . Andra exempel på externa förbränningsraketmotorer är de flesta kärnraketmotorkonstruktioner .

Krafter som verkar på en raket under flygning

Vetenskapen som studerar krafterna som verkar på raketer eller andra rymdfarkoster kallas astrodynamik .

Huvudkrafterna som verkar på raketen under flygning:

  1. Motorns dragkraft .
  2. När du rör dig i atmosfären - dra .
  3. lyftkraft . Vanligtvis liten, men betydande för raketplan .
  4. Tyngdkraften .

Raketkontroller

Aerodynamiska roder används för att kontrollera missiler ( gitterroder används ofta vid höga anfallsvinklar ).

En kontrollerad dragkraftsvektor används också för att styra missiler (roterande munstycken eller ändra riktningen på jetströmmen på annat sätt).

Impulsmotorer av det så kallade gasdynamiska bältet används också, som mycket snabbt kan sätta in en raket nästan på plats [9] .

Applikation

Krigföring

Missiler används som ett sätt att leverera vapen till målet [10] . Den lilla storleken och den höga rörelsehastigheten för missiler ger dem låg sårbarhet. Eftersom en pilot inte behövs för att kontrollera en stridsmissil , kan den bära laddningar med stor destruktiv kraft, inklusive kärnvapen. Moderna målsöknings- och navigationssystem ger missiler större noggrannhet och manövrerbarhet.

Det finns många typer av stridsmissiler som skiljer sig åt i flygräckvidd, såväl som på uppskjutningsplatsen och platsen där målet träffas ("mark" - "luft"). Antimissilförsvarssystem används för att bekämpa levande missiler .

Det finns också signaler och bloss.

Vetenskaplig forskning

Geofysiska och meteorologiska raketer används istället för flygplan och ballonger på en höjd av mer än 30-40 kilometer. Raketer har inget begränsande tak och används för att undersöka den övre atmosfären, främst mesosfären och jonosfären.

Det finns en uppdelning av raketer i lätta meteorologiska, som kan lyfta en uppsättning instrument till en höjd av cirka 100 kilometer, och tunga geofysiska, som kan bära flera uppsättningar instrument och vars flyghöjd är praktiskt taget obegränsad.

Vanligtvis är vetenskapliga raketer utrustade med instrument för att mäta atmosfärstryck , magnetfält , kosmisk strålning och luftsammansättning, samt utrustning för att överföra mätresultaten via radio till marken. Det finns modeller av raketer, där enheter med data som erhålls under uppstigningen sänks till marken med hjälp av fallskärmar .

Raketmeteorologiska studier föregick satellit, så de första meteorologiska satelliterna hade samma instrument som på meteorologiska raketer. Första gången en raket avfyrades för att studera parametrarna för luftmiljön den 11 april 1937, men vanliga raketuppskjutningar började på 1950-talet, då en serie specialiserade vetenskapliga raketer skapades. I Sovjetunionen var dessa meteorologiska missiler MR-1 , M-100 , MR-12 , MMR-06 och geofysisk typ " Vertikal " [11] . I det moderna Ryssland användes M-100B- missiler i september 2007 . [12] Aerobi- , Black Brant- , Skylark -missiler användes utanför Ryssland .

Det finns också speciella antihagelraketer utformade för att skydda jordbruksmark från hagelmoln. De bär ett reagens (vanligtvis silverjodid) i huvuddelen, som vid explodering sprayas och leder till att det bildas regnmoln istället för hagelmoln. Flyghöjden är begränsad till 6-12 km.

Astronautics

Skaparen av astronautiken som vetenskap är Hermann Oberth , som först bevisade människokroppens fysiska förmåga att uthärda de överbelastningar som uppstår under raketuppskjutning, såväl som tillståndet av viktlöshet.

10 maj 1897 K. E. Tsiolkovsky i manuskriptet "Rocket" utforskar ett antal problem med jetframdrivning, där han bestämmer hastigheten som ett flygplan utvecklas under påverkan av en dragkraft från en raketmotor, oförändrad i riktning, i frånvaro av alla andra krafter; det slutliga beroendet kallades " Tsiolkovsky-formeln " (artikeln publicerades i tidskriften "Scientific Review" 1903).

År 1903 publicerade K. E. Tsiolkovsky verket "Undersökning av världsrymden med jetanordningar" - det första i världen som ägnas åt den teoretiska motiveringen av möjligheten till interplanetära flygningar med ett jetflygplan - "raket". 1911-1912 utkom andra delen av detta arbete, 1914 ett tillägg. K. E. Tsiolkovsky och, oberoende av honom, F. A. Zander , kom till slutsatsen att rymdflygningar är möjliga med hjälp av redan kända energikällor, och angav praktiska scheman för deras genomförande (formen av en raket, principerna för motorkylning, användning av vätska gaser som bränsle), par etc.).

Den höga avgashastigheten hos bränsleförbränningsprodukterna (som ofta överstiger Mach-talet med en faktor 10) tillåter användning av raketer i områden där ultrahöga hastigheter krävs, till exempel för att sätta rymdfarkoster i jordens omloppsbana (se Första rymdhastigheten ). Den maximala hastigheten som kan uppnås med en raket beräknas med hjälp av Tsiolkovsky-formeln, som beskriver hastighetsökningen som produkten av avgashastigheten och den naturliga logaritmen av förhållandet mellan fordonets initiala och slutliga massor.

Raketen är hittills det enda fordon som kan skjuta upp en rymdfarkost i rymden. Alternativa sätt att lyfta rymdfarkoster i omloppsbana, såsom " rymdhissen ", elektromagnetiska och konventionella kanoner, är fortfarande på designstadiet.

I rymden manifesteras raketens huvuddrag tydligast - frånvaron av behovet av miljön eller yttre krafter för dess rörelse. Denna funktion kräver dock att alla komponenter som behövs för att generera reaktiv effekt finns ombord på själva raketen. Till exempel, för raketer som använder så täta komponenter som flytande syre och fotogen som bränsle, når förhållandet mellan bränslemassan och strukturens massa 20:1. För raketer som drivs av syre och väte är detta förhållande mindre - cirka 10:1. Massegenskaperna hos en raket beror mycket på vilken typ av raketmotor som används och på designens tillförlitlighetsgränser.

Den hastighet som krävs för att skjuta upp rymdfarkoster i omloppsbana är ofta ouppnåelig även med en raket. Den parasitära vikten av bränslet, strukturen, motorerna och styrsystemet är så stor att den inte tillåter raketen att accelerera till önskad hastighet på en acceptabel tid. Problemet löses genom att använda sammansatta flerstegsraketer , vilket gör att du kan kassera överflödig vikt under flygningen.

Genom att minska strukturens totala vikt och bränsleutbränning ökar accelerationen av en kompositraket över tiden. Det kan bara minska något i det ögonblick då de förbrukade stegen släpps och startar av driften av motorerna i nästa steg. Sådana flerstegsraketer designade för att skjuta upp rymdfarkoster kallas bärraketer [13] .

Oftast används flerstegs ballistiska missiler som bärraketer. Uppskjutningen av bärraketen sker från jorden, eller, i fallet med en lång flygning, från en konstgjord jordsatellits omloppsbana .

För närvarande använder rymdorganisationer i olika länder Atlas V , Ariane 5 , Proton , Delta-4 , Soyuz-2 och många andra.

Hobbyer, sport och underhållning

Det finns människor som är förtjusta i raketmodellering , deras hobby är att bygga och skjuta upp modellraketer. Raketer används också i amatör- och professionella fyrverkerier .

Väteperoxidraketer används i jetpack [14] , och raketer används också som motorer i raketbilar . Raketbilar innehar rekordet i topphastighetsracing [15] .

I heraldik

Inom klassisk heraldik saknas förstås raketens vapen , som ett fenomen i modern tid. På sovjettidens emblem avbildades raket- och raketteknologierna som då det accepterades direkt. Det mest slående exemplet på detta är staden Baikonurs vapen .

Med tiden, för att avbilda en raket på kommunernas vapen och på emblemen för strukturer och organisationer, började de använda en pil och senare - en pilspets, som skilde militär och markbaserad raketteknik från rymdteknik.

Pilspetsen som en symbol för raket- och rymdteknik används också flitigt i världsemblem.

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Carl A. Huffman. Archytas of Tarentum: Pythagoras, filosof och matematiker kung. Cambridge: University Press. 2005.
  2. ↑ 1 2 K. A. Gilzin. Resa till avlägsna världar. State Publishing House of Children's Literature vid RSFSR:s utbildningsministerium Moskva 1956 Arkiverad 26 oktober 2011 på Wayback Machine .
  3. ↑ 1 2 Raket. Historisk anteckning .
  4. ↑ Ya. Golovanov "Road to the Cosmodrome" Arkivkopia daterad 19 januari 2012 på Wayback Machine .
  5. ↑ N. I. Kibalchichs flyginstrumentprojekt . www.runivers.ru Hämtad 8 mars 2018. Arkiverad från originalet 9 mars 2018.
  6. ↑ Nikolai Ivanovich Kibalchich - Rysslands uppfinningar och uppfinnare . www.inventor.perm.ru Hämtad 8 mars 2018. Arkiverad från originalet 17 mars 2018.
  7. ↑ Nikola Tesla. Självbiografi (fortsättning): NEW WORLD . nowimir.ru. Hämtad 11 maj 2019. Arkiverad från originalet 11 maj 2019.
  8. ↑ Furniss T.  — Historien om erövringen av rymden. Encyclopedia av rymdfarkoster. - Moskva: Eksmo: 2007 - ISBN 5-699-19747-8 .
  9. ↑ Raketflygkontroll
  10. ↑ Militär missil // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : i 86 volymer (82 volymer och 4 extra). - St Petersburg. 1890-1907.
  11. ↑ METEOROLOGISKA satelliter V. S. Agalakov, A. Sh. Sire Arkivkopia av den 15 september 2008 på Wayback Machine .
  12. ↑ "Raketljud av atmosfären återupptogs på Franz Josef Land". Ryska tidningen Arkiverad 3 november 2011 på Wayback Machine .
  13. ↑ Rocket Arkiverad 24 januari 2021 på Wayback Machine // Accent Dictionary.
  14. ↑ RAKETBÄLTET Arkiverad 8 februari 2009 på Wayback Machine .
  15. ↑ Sammy Miller Arkiverad 2 juni 2013 på Wayback Machine .

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger
 Flygplan
Planerare
Rotary-vingad
Aerostatisk
Aerodynamisk
Raketdynamik
Övrig