Rakieta - lotnictwo - Polski Serwis Naukowy

Ten artykuł dotyczy pojazdów latających lub pocisków. Zapoznaj się również z: inne znaczenia tego słowa.

Żołnierz rosyjski z rakietą Congreve'a 1826-1828

Rakieta Goddarda (1917)

Rakieta to pojazd latający lub pocisk, napędzany silnikiem rakietowym. Obiekt ten uzyskuje siłę ciągu dzięki reakcji szybko wyrzucanych gazów spalinowych lub innych mediów (np. sprężone gazy, przegrzana para) z dysz silnika rakietowego, zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona. Często pojęcie rakiety jest używane w znaczeniu silnika rakietowego lub pocisku rakietowego. Rakiety służą między innymi do przenoszenia ładunku, np. statku kosmicznego, głowic bojowych, sztucznych satelitów w warunkach przestrzeni kosmicznej, gdzie nie ma żadnej zewnętrznej substancji, której pojazd mógłby użyć jako elementu napędzającego.

Język rosyjski (русский язык, russkij jazyk; dawniej też język wielkoruski) – język należący do grupy oraz jest jednym z pięciu języków oficjalnych a jednocześnie jednym z sześciu języków konferencyjnych Organizacji Narodów Zjednoczonych. Posługuje się pismem zwanym grażdanką, graficzną odmianą cyrylicy powstałą na skutek jej upraszczania.
Wielka Brytania (), Zjednoczone Królestwo Wielkiej Brytanii i Irlandii Północnej (ang. United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland) – unitarne państwo wyspiarskie położone w Europie Zachodniej. W skład Wielkiej Brytanii wchodzą: Anglia, Walia i Szkocja położone na wyspie Wielka Brytania, Irlandia Północna leżąca w północnej części wyspy Irlandia. Guernsey, Jersey i Wyspa Man, posiadają odrębny status dependencji Korony brytyjskiej i nie wchodzą w skład Zjednoczonego Królestwa.

Jest to obiekt latający poruszający się na zasadzie odrzutu, we współczesnej wersji napędzany silnikiem rakietowym. Może poruszać się zarówno w atmosferze ziemskiej, jak i poza nią, często osiągając prędkość wielokrotnie przekraczającą prędkość dźwięku. Zależnie od zastosowania rakiety dzielą się na: bojowe, czyli pociski rakietowe, rakiety nośne - do wynoszenia ładunków w przestrzeń kosmiczną, rakiety badawcze (np. do obserwacji meteorologicznych), rakiety startowe - ułatwiające start samolotu lub pocisku (po określonym czasie zwykle odrzucane), rakiety ratownicze (np. do przerzucania liny na ratowany statek). Główne elementy rakiety poza jej ładunkiem to: kadłub, silnik rakietowy, zbiornik materiałów pędnych do silnika, czasami układ kierowania oraz aparatura radiowa (głównie do łączności z Ziemią). Elementy konstrukcyjne rakiet są wykonywane z wysokogatunkowych stali (osłony silników) oraz lekkich materiałów o dużej wytrzymałości mechanicznej, m.in. stopów aluminium z litem lub kompozytów. Silniki rakietowe na paliwo stałe mają prostą budowę i cechuje je duża niezawodność, toteż są często stosowane do napędu rakiet i pocisków rakietowych. Wadą silników rakietowych na paliwo stałe jest brak możliwości regulacji siły ciągu oraz mniejszy niż w silnikach na paliwo ciekłe stosunek uzyskiwanego ciągu do masy paliwa. Prototypem współczesnych rakiet były rakiety prochowe, najwcześniej (XIII w.) używane w Chinach, w Europie w XIV w. Miały one postać strzał zapalających zbudowane z rurek wypełnionych prochem. Doskonalenie broni palnej spowodowało brak zainteresowania rakietami przez kilka wieków. Szybki rozwój balistyki, techniki rakietowej i astronautyki nastąpił dopiero w XX w. W roku 1903 Konstantin Ciołkowski ogłosił teorię ruchu i zasady budowy rakiety kosmicznej. W latach 20. i 30. konstruktorzy prowadzili pracę nad silnikami rakietowymi na paliwo płynne i wkrótce zastosowano je w pociskach (1942, pociski V2, V-pociski), a następnie w rakietach kosmicznych. W czasie II wojny światowej walczące armie używały pocisków rakietowych artyleryjskich. Wielkie koszty rakiet kosmicznych miały wpływ na rozwój budowy wahadłowców.

Europa Środkowa – region położony pomiędzy różnie definiowanymi Europą Zachodnią i Europą Wschodnią. Europa Północna, Południowa i Południowo-Wschodnia również wpływają na zakres tego pojęcia, w zależności od ujęcia ich granic. Termin zaczął być znów używany po upadku żelaznej kurtyny, dzielącej "Europę Środkową" na dwie części. Pojęcie rozumiane jest różnie w zależności od okresu historycznego.
Silnik rakietowy – rodzaj silnika odrzutowego, czyli wykorzystującego zjawisko odrzutu substancji roboczej, który nie pobiera w trakcie pracy żadnej substancji z otoczenia. Substancją roboczą mogą być produkty spalania (gazy spalinowe) powstałe przy utlenianiu paliwa (chemiczny silnik rakietowy), przy czym zarówno paliwo rakietowe jak i utleniacz znajdują się w zbiornikach napędzanego urządzenia (tlen nie jest pobierany z atmosfery), dzięki czemu silnik może pracować w dowolnych warunkach, np. w przestrzeni kosmicznej i pod wodą. Mogą nią być też jony rozpędzane elektromagnetycznie (silnik jonowy), plazma, także rozpędzana elektromagnetycznie (silnik plazmowy) lub strumień fotonów gamma (hipotetyczny silnik fotonowy). Stosowany najczęściej w rakietach i promach kosmicznych oraz pociskach rakietowych.

Historia

Chiński wynalazek prochu strzelniczego i użycie go w różnych formach, jako element broni: płonących strzał, bomb, dział, doprowadził w rezultacie do opanowania technologii pierwszych rakiet. Pierwsze rakiety były w użyciu w Chinach, około roku 970. Rakiety były używane w religijnych obrzędach na cześć bogów chińskich, tak jak dziś są używane „sztuczne ognie”. Jednak po pracach badawczych chińskich uczonych od X wieku do XII wieku używano rakiet jako broni artyleryjskiej (pocisków rakietowych), co pozostało jedynym przeznaczeniem rakiet aż do XX wieku. Rakiety były instalowane w fortach Wielkiego Muru Chińskiego i obsługiwane przez elitarne oddziały specjalistów rakietowych. Technologia budowy rakiet trafia do Europy wraz z hordami Czyngis-chana i jego syna Ugedeja. Mongołowie wykradli technologię budowy rakiet z podbitej północnej części Chin, jak i zatrudnili chińskich ekspertów rakietowych. Pierwsi Europejczycy mający doświadczenie z rakietami to Rosjanie i narody Europy Wschodniej oraz część Europy Środkowej (Austria) podbite przez Imperium Czyngis-chana. Dodatkowo Europa miała kontakt z rakietami podczas oblężenia Konstantynopola. Imperium Otomańskie użyło tej broni, najprawdopodobniej pozyskało ją dzięki kontaktowi z Mongołami dwa wieki wcześniej. Przez następne dwa wieki rakiety stanowiły tajemnicę dla Europy.

Niemcy (Republika Federalna Niemiec, RFN; do traktatu pomiędzy RFN a Polską Rzecząpospolitą Ludową (1970) w Polsce stosowana była oficjalnie nazwa Niemiecka Republika Federalna, NRF; niem.: Deutschland lub Bundesrepublik Deutschland, BRD) – państwo federacyjne położone w Europie, będące członkiem Unii Europejskiej (UE), Unii Zachodnioeuropejskiej (UZE), G8, ONZ oraz NATO. Stolicą Niemiec jest Berlin (przed połączeniem z NRD – Bonn, obecnie noszące tytuł miasta federalnego). Językiem oficjalnym jest język niemiecki.
Blok wschodni (blok socjalistyczny, kraje demokracji ludowej – KDL, kraje komunistyczne, potocznie demoludy) – zespół państw, które wprowadziły bądź starały się wprowadzić zmiany życia społecznego i gospodarczego zgodne z ideologią komunizmu, na który składały się: dyktatura proletariatu, gospodarka planowa oraz idee sprawiedliwości społecznej. Blok ten był wyróżniany od zakończenia II wojny światowej do początku lat 90. XX wieku.

Z rakietami eksperymentował polski inżynier wojskowy i artylerzysta Kazimierz Siemienowicz (ok. 1600-1651). W 1650 roku opublikował w Amsterdamie fundamentalne dzieło "Artis Magnae Artilleriae pars prima" ("Wielkiej sztuki artylerii część pierwsza"), przez prawie 200 lat podstawowy podręcznik artylerii w Europie. W podręczniku Kazimierz Siemienowicz omawia między innymi technologię wytwarzania rakiet, w tym rakiet wielostopniowych, charakterystyki balistyczne rakiet, użycie wielu rakiet naraz, w tak zwanej baterii rakiet, jak i opisuje stateczniki w kształcie litery delta.

Czyngis-chan, Dżyngis-chan, do 1206 Temudżyn (ur. w 1155 (wg. źródeł muzułmańskich) lub 1162 (wg. źródeł chińskich i mongolskich) w Deliün Bołdak, rejon obecnej Czyty w Rosji - zm. 18 sierpnia 1227) (IPA: [ʧiŋɡis xaːn], wymowa mongolska ?/i) – władca mongolski, twórca i długoletni władca Imperium Mongolskiego.
Grawitacja (ciążenie powszechne) - jedno z czterech oddziaływań podstawowych, będące zjawiskiem naturalnym polegającym na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę oddziałują na siebie wzajemnie przyciągając się.

W XIX wieku Anglicy rozwijali technologię rakietową, a główną postacią w badaniach i eksperymentach z rakietami był William Congreve angielski wynalazca, pracujący nad udoskonaleniem celności rakiet. W roku 1814 użyto rakiet w bitwie o Baltimore w USA.

Rakieta V2

W roku 1903 Konstanty Ciołkowski, rosyjski uczony polskiego pochodzenia w artykule wyłożył teorię lotu rakiety z uwzględnieniem zmiany masy (pierwsza poważna praca z dziedziny astronautyki). W roku 1929 Ciołkowski opracował teorię ruchu rakiet wielostopniowych w ziemskim polu grawitacyjnym. Zaproponował zastosowanie w rakietach stabilizatorów żyroskopowych, chłodzenie komory spalania silnika rakietowego składnikami paliwa. Po raz pierwszy w dziejach podał podstawy teorii silnika rakietowego na paliwo ciekłe. Zaprojektował wiele rakietowych mieszanek paliwowych. Na podkreślenie zasługuje fakt, że Ciołkowski opracował podstawy lotów kosmicznych, zanim jeszcze bracia Wright wykonali pierwszy w świecie lot samolotem. Idee techniczne wysunięte przez Ciołkowskiego także obecnie znajdują zastosowanie przy budowie współczesnych silników rakietowych, rakiet i statków kosmicznych.

Przestrzeń kosmiczna – przestrzeń poza obszarem ziemskiej atmosfery. Za granicę pomiędzy atmosferą a przestrzenią kosmiczną przyjmuje się umownie wysokość 100 km nad powierzchnią Ziemi, gdzie przebiega umowna linia Karmana. Ściśle wytyczonej granicy między przestrzenią powietrzną a przestrzenią kosmiczną nie ma. Fizycy przyjmują 80-100 km.
Bracia Orville Wright (19 sierpnia 1871 - 30 stycznia 1948) i Wilbur Wright (16 kwietnia 1867 - 30 maja 1912), amerykańscy pionierzy lotnictwa. Uważani są powszechnie za konstruktorów pierwszego udanego samolotu.

W roku 1917 Robert Goddard z Smithsonian Institution w USA opatentował wynalazek poprawiający w znaczny sposób wydajność rakiety. Dodał on dysze wewnątrz komory spalania silnika rakietowego (de Laval). Dysze te formowały gorący gaz z komory spalania, na zewnątrz silnika. Wynalazek ten podwajał ciąg rakiety i podnosił jej sprawność. Po roku 1920 w wielu krajach prowadzone były badania nad rakietami. Do krajów tych należały Niemcy, Rosja, Stany Zjednoczone, Wielka Brytania, Francja, Czechosłowacja, Austria i Włochy. Około roku 1925, w Niemczech eksperymentowano z rakietą na ciekłe paliwo, która osiągała stosunkowo dużą wysokość i duży zasięg. W roku 1927 i 1931 została odpalona rakieta używająca jako paliwa benzyny i tlenu, dzięki czemu Niemcy wysunęły się na czoło w budowie rakiet i sterowaniu nimi.

Benzyna – jeden z głównych rodzajów paliwa stosowanego do napędu samochodów, samolotów i niektórych innych urządzeń posiadających silnik spalinowy. Stosowana także jako rozpuszczalnik.
Azot (N, łac. nitrogenium) – pierwiastek chemiczny z grupy niemetali. Zawartość w górnych warstwach Ziemi wynosi 0,0019%. Stabilnymi izotopami azotu są 14N i 15N. Azot w stanie wolnym występuje w postaci dwuatomowej cząsteczki N2. W cząsteczce tej dwa atomy tego pierwiastka są połączone ze sobą wiązaniem potrójnym. Azot jest podstawowym składnikiem powietrza (78,09% objętości). Wchodzi w skład wielu związków, takich jak: amoniak, kwas azotowy, azotany oraz wielu ważnych związków organicznych (kwasy nukleinowe, białka i wiele innych). Azot w fazie stałej występuje w sześciu odmianach alotropowych nazwanych od kolejnych liter greckich (α, β, γ, δ, ε, ζ). Najnowsze badania wykazują prawdopodobne istnienie kolejnych dwóch odmian (η, θ).

Budowa rakiety V-2:
1. Głowica bojowa;
2. Żyroskopowy system naprowadzający;
3. Odbiornik radiowy systemu naprowadzającego;
4. Mieszanina alkoholu etylowego i wody;
5. Korpus pocisku;
6. Zbiornik ciekłego tlenu;
7. Zbiornik nadtlenku wodoru;
8. Butle ze sprężonym azotem;
9. Komora reakcyjna nadtlenku wodoru;
10. Pompa paliwowa;
11. Zapłonniki mieszaniny wodno-alkoholowej;
12. Rama zespołu napędowego;
13. Komora spalania (zewnętrzne powłoki);
14. Skrzydło;
15. Wtryskiwacze alkoholu;
16. Sterownice strumienia gazów wylotowych;
17. Powierzchnie sterowe (lotki);

Włochy (Republika Włoska, wł. Italia, Repubblica Italiana) – państwo położone w Europie Południowej, na Półwyspie Apenińskim, będące członkiem wielu organizacji, m.in.: UE, NATO, należące do ośmiu najbardziej uprzemysłowionych i bogatych państw świata – G8.
Stany Zjednoczone, Stany Zjednoczone Ameryki (ang.: United States, United States of America, US, USA) – państwo w Ameryce Północnej graniczące z Kanadą od północy, Meksykiem od południa, Oceanem Spokojnym od zachodu, Oceanem Arktycznym od północnego zachodu, Oceanem Atlantyckim od wschodu.

Od 1937 roku w Peenemünde na wyspie USEDOM (UZNAM) w Niemczech istniał ośrodek badawczo-rozwojowy. Od roku 1943 Niemcy prowadziły seryjną produkcję pierwszego rakietowego pocisku balistycznego V-2. Szefem niemieckiego zespołu konstruktorów był niemiecki uczony Wernher von Braun. W okresie II wojny światowej ponadto ZSRR, USA i Wielka Brytania używały broni rakietowej na masową skalę, lecz były to niekierowane pociski znacznie mniej zaawansowane od V-2 (Rosjanie używali wyrzutni rakietowych Katiusza). Rakieta V-2 była największym krokiem do przodu w technologii rakietowej. Z zasięgiem 300 km masie startowej 12700 kg, masie użytecznej 1000 kg i ciągu silnika 25200 kG posiadała wszystkie elementy współczesnych rakiet. Posiadała turbopompę (wchodzącą w skład pompowego układu zasilania silnika rakietowego), inercyjny system sterowania i wiele innych elementów dzisiejszych rakiet. Celem rakiety była głównie Anglia, ale również Belgia i Francja. W Anglii zginęło 2754 osoby a 6523 zostało ranne. V-2 nie zmieniła biegu wojny, ale zademonstrowała zwycięzcom możliwości rakiety balistycznej jako broni, lecz także jako pojazdu kosmicznego.

Sztuczny satelita – satelita wykonany przez człowieka poruszający się po orbicie wokół ciała niebieskiego. Pierwszym sztucznym satelitą Ziemi został wystrzelony przez Związek Radziecki w 1957 Sputnik 1.
Kazimierz Siemienowicz (ok. 1600 - po 1651) – polsko-litewski szlachcic (herbu Ostoja) z rodziny osiadłej w Wielkim Księstwie Litewskim, generał, inżynier wojskowy i artylerzysta.

Saturn V

Po wojnie ZSRR, Anglia i USA prześcigały się w pozyskaniu technologii niemieckiej. Po kapitulacji Niemiec, von Braun wraz ze współpracownikami poddał się wojskom amerykańskim, licząc na możliwość kontynuowania prac nad rakietami do celów cywilnych. Amerykańskie władze, w obliczu rysującej się konfrontacji z państwami komunistycznymi, chętnie przyjęły von Brauna, jak również część jego zespołu i ocalałe części rakiet V-2. Związek Radziecki dla przechwyconych przez siebie niemieckich specjalistów programu V-2 utworzył pierwotnie ośrodek naukowo-badawczy Instytut Rabe w Nordhausen gdzie mieli kontynuować swoją pracę, jednakże 22 października 1946 roku NKWD aresztowało ich wraz z rodzinami oraz specjalistami innych dziedzin techniki wojskowej, i tę grupę około pięciu tysięcy osób wywieziono w głąb ZSRR, gdzie mieli kontynuować swoje prace pod ścisłym nadzorem. W ten sposób zapoczątkowany został zimnowojenny wyścig rakietowy, którego ukoronowaniem była misja Apollo na Księżyc.

Wielki Mur Chiński (chin. upr. 万里长城, trad. chin. 萬里長城; pinyin Wànlǐ Chángchéng) – zbiorcza nazwa systemów obronnych składających się z zapór naturalnych, sieci fortów i wież obserwacyjnych, oraz (w najbardziej strategicznych miejscach) murów obronnych z ubitej ziemi, murowanych lub kamiennych, osłaniających północne Chiny przed najazdami ludów z Wielkiego Stepu. Tradycyjnie przyjmuje się, że Wielki Mur rozciągał się od Shanhaiguan (nad zatoką Liaodong) do Jiayuguan w górach Nan Shan na długości ok. 2400 km. Nazywany jest też "Murem 10 000 Li" (10 000 nie powinno być tutaj traktowane dosłownie i oznacza raczej "nieskończoną długość" muru).
II wojna światowa – największy konflikt zbrojny w historii świata, trwający od 1 września 1939 do 2 września 1945 (w Europie do 8 maja 1945), obejmujący zasięgiem działań wojennych prawie całą Europę, wschodnią i południowo-wschodnią Azję, północną Afrykę, część Bliskiego Wschodu i wszystkie oceany. Niektóre epizody wojny rozgrywały się nawet w Arktyce i Ameryce Północnej. Poza większością państw europejskich i ich koloniami, brały w niej udział państwa Ameryki Północnej i Ameryki Południowej oraz Azji. Głównymi stronami konfliktu były państwa osi i państwa koalicji antyhitlerowskiej (alianci).

czytaj dalej: [2], [3]

w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)