Научная статья на тему 'Роберт годдард и создание ракеты с жидкостным двигателем'

Роберт годдард и создание ракеты с жидкостным двигателем Текст научной статьи по специальности «История и археология»

CC BY
924
104
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по истории и археологии, автор научной работы — Майорова К.А., Гаврин Д.А.

Рассматриваются исследования американского ученого Роберта Годдарда в области реактивного движения. В 1920-1930-е гг. Годдард производил испытания ракет с двигателем, работающим на бензине и жидком кислороде. В результате исследований Годдарда и других ученых США был создан ракетный двигатель, способный работать несколько раз с продолжительностью непрерывного горения до полуминуты; была достигнута гироскопическая устойчивость, обеспечивающая вертикальный полет ракеты.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Роберт годдард и создание ракеты с жидкостным двигателем»

Секция «История развития ракетно-космической техники»

ский наблюдал Венеру на 30-дюймовом рефракторе с трехпризменным спектрографом. Щель спектрографа была перпендикулярна плоскости орбиты Венеры и наводилась на край диска. Должно было получиться доплеровское смещение спектра, отражающее окружную скорость экватора планеты. Трудности наблюдений были огромны. Если окружная скорость экватора быстровращающегося огромного Сатурна составляла около 10 км/с, то на Венере, имеющей в 4 раза меньшие размеры, следовало ожидать значительно меньших скоростей. Измерения не дали надежных результатов. Кроме работы на пределе точности картину искажали, деформации телескопа, вызванные весом спектрографа (около 17 кг), которые делались заметными при малых углах возвышения трубы. Сказывались и атмосферные помехи. Связанные с небольшим возвышением планеты над горизонтом. Все же Белопольский получил явственное, хотя и небольшое смещение спектральных линий. Полученный период обращения, который он сам считал весьма ненадежным, составил 34,5 суток. К определению скорости вращения Венеры Белопольский вернулся в 1910 г., применив в спектроскопе щель эллиптической формы, но надежных результатов достичь так и не удалось [2, с. 80].

В настоящее время известно, что венерианские сутки составляют 116,8 земных и венерианский год заключает в себе всего 1,92 венерианских суток, причем вращение Венеры обратное по отношению к Земле и большинству планет. Так как Венера покрыта облаками, Белопольский мог измерить только обращение каких-то слоев атмосферы. Верхние слои атмосферы планеты вовлечены в постоянное вращение (суперротацию) и делают оборот в течение 4 земных суток. По мере приближения к поверхности скорость атмосферных движений падает, и у поверхности практически наблюдается безветрие. Окружная скорость слоев, участвующих в четырехсу-точном обращении, составляет около 0,1 км/с, на верхней границе облачности она в 2 раза меньше.

В 1909 г. Белопольский предпринял изучение скоростей вращения Юпитера. В экваториальных поясах облачного слоя Юпитера наблюдается достаточно много устойчивых деталей и период вращения планеты вокруг оси (10 ч. 50 мин.) был давно измерен. Но это период относился только к экватору, вопрос же о скорости движения атмосферы на

других широтах оставался открытым. Задача состояла в измерении окружной скорости атмосферы Юпитера на разных широтах.

Для этого Белопольский применил особую методику. Щель спектрографа устанавливалась по отношению к оси вращения планеты под углами 45°, 50°, 70° и 85°, при этом центр щели совмещался с центром диска планеты. Изображение диска планеты имело диаметр 2,5 мм, ширина щели спектрографа около 0,03 мм. В зависимости от угла поворота щели наклон линий спектра планеты отражал окружную скорость краев диска на соответствующей стороне [2, с. 81].

Анализ спектрограмм показал наличие скачка скорости вращения атмосферы Юпитера в экваториальной зоне. По измерениям Белопольского период вращения прилежащих к экваториальному поясу областей составлял 10 ч 55 мин, что очень близко к современным оценкам. Эта работа дала первые свидетельства зонального характера распределения скоростей в атмосфере Юпитера и указала на установленную позднее дифференциальность ее вращения [3, с. 163].

В 1894 г. Белопольский сфотографировал спутник Марса - Деймос. Фотографирование Деймоса, имеющего 12-14 звездную величину и наблюдаемого рядом с яркой планетой, было очень трудным делом. Белопольский получил 8 негативов с изображением Деймоса в процессе освоения установленного в 1893 г. в Пулково «нормального астрографа». В дальнейшем фотографирование спутников Марса на том же инструменте продолжил С. К. Кос-тинский. Факт фотографирования Белопольским Деймоса интересен прежде всего тем, что это был первый шаг в области фотографического изучения спутников планет.

Библиографические ссылки

1. Ляхова К. А. Популярная история астрономии и космонавтики. М. : Вече, 2002.

2. Житомирский С. В., Козенко А. В. Аристарх Аполлонович Белопольский, 1854-1934. М. : Наука, 2005.

3. Коротцев О. Н. Звезды Пулкова. Л. : Лениз-дат, 1989.

© Гаврин Д. А., 2010

УДК 93(629.76).608.1

К. А. Майорова Научный руководитель - Д. А. Гаврин Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск

РОБЕРТ ГОДДАРД И СОЗДАНИЕ РАКЕТЫ С ЖИДКОСТНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ

Рассматриваются исследования американского ученого Роберта Годдарда в области реактивного движения. В 1920-1930-е гг. Годдард производил испытания ракет с двигателем, работающим на бензине и жидком кислороде. В результате исследований Годдарда и других ученых США был создан ракетный двигатель, способный работать несколько раз с продолжительностью непрерывного горения до полуминуты; была достигнута гироскопическая устойчивость, обеспечивающая вертикальный полет ракеты.

Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Социально-экономические и гуманитарные науки

Исследованиями в области реактивного движения одним из первых занялся американский ученый Роберт Хитчингс Годдард в начале XX века. Год-дард установил огромные преимущества жидкого топлива для ракетных двигателей по сравнению с твёрдым топливом. Выяснилось, что жидкое топливо имеет энергию сгорания на единицу массы в несколько раз больше, чем порох. В качестве горючего он использовал газолин, представляющий собой нефтяную фракцию, по удельному весу среднюю между современным керосином и бензином. Окислителем служил жидкий кислород, который используется и до настоящего времени как компонент ракетного топлива. Годдард разработал теорию жидкостного ракетного двигателя, работающего на жидком кислороде и водороде, т. е. двигателя будущего, над проектом которого до сих пор работают конструкторы многих стран.

В 1920 г. Смитсоновский институт опубликовал статью Годдарда «О методах подъёма на большие высоты», где отмечалось, что ракета идеально подходит для подъёма на большие высоты и не требует наличия воздуха для создания тяги. Годдард выдвинул и обосновал идею многоступенчатой ракеты. Он предложил установить на ракете фотокамеру, чтобы можно было увидеть снимки планет, на которые будут посланы ракеты, возвращаемые после полёта обратно на Землю.

В декабре 1925 г. была сконструирована ракета с двигателем, работающим на бензине и жидком кислороде. В этом двигателе инертный газ находился под большим давлением в баке и оттуда по двум трубкам поступал в топливные баки, вытесняя из них бензин и кислород, которые по длинным трубкам подавались в камеру старания, расположенную впереди баков, 16 марта 1926 г. эта ракета поднялась за 2,5 секунды на 56,8 м при скорости до 30 м в секунду [1, с. 221].

Другой короткий полет ракеты на жидком топливе (бензин, и кислород) состоялся 17 июля 1929 г. Камера сгорания была расположена у хвоста ракеты, что было, по мнению Годдарда, лучшим местом, ввиду того, что ни одна часть ракеты не находится в потоке газов, вылетающих из сопла с большой скоростью и сам поток газов не направлен под каким-либо углом к оси ракеты. Ракета имела диаметр 80 мм и длину 3 м. Она поднялась на 300 м. На ракете были установлены маленький барометр и фотоаппарат [2, с. 184].

Дальнейшие испытания Годдард проводил в г. Розвэлл, штат Нью-Мексико. Построенная им здесь первая ракета с жидкостным двигателем имела длину 3,3 метра (11 футов). Горючим служил газолин, окислителем - жидкий кислород. Конечно, ни по размерам, ни по внешнему виду, эта ракета совершенно не походила на своих великих потомков -мощных современных космических ракет-носителей. Но она была первой их предшественницей. Ракета поднялась на высоту 609 метров (1998 футов), развив скорость 800 км/час. Вскоре, после улучше-

ния способов стабилизации и управления ракетой, была достигнута высота подъема в 2,28 километра, что в то время было рекордом. Важнейшим достижением Годдарда стало применение им гироскопа для стабилизации ракеты в полете [2, с. 185].

19 апреля 1932 г. Годдард произвел запуск ракеты, управляемой при помощи гироскопа. Ракета стабильно пролетела по заранее заданной траектории. Это было выдающимся достижением в области ракетной техники. Работы Годдарда, осуществленные в 1930-1935 гг. показали, что стабилизация ракет в полете с помощью гироскопов является более эффективной по сравнению с другими методами [2, с. 187].

Во время своих опытов Годдард не стремился к достижению наибольших высот, в первую очередь его интересовал научный результат каждого полета. Поэтому он не пытался с первого полета облегчать конструкцию ракеты и удовлетворялся тем, что она поднималась на 1-2 км. Последние опыты он проводил с ракетой в форме торпеды длиною в 3,6 м и диаметром 22,8 см. Вес пустой ракеты был 36 кг, вес топлива (бензин и жидкий кислород) - 27 кг. Эта ракета поднялась на 1 220 м. Наибольшей высоты -2 290 м, - достигла ракета, пущенная 31 мая 1935 г. [3, с. 402].

Американское ракетное общество также исследовало работу ракетных моторов на жидком топливе. Продолжительность работы ракетных моторов, испытанных Американским ракетным обществом, составляла 14-16 секунд. Давление в топливных баках по мере расходования спирта и кислорода падало до 9-10 атмосфер, и соответственно с этим давление в камере постепенно понижалось от 15 до 5-7 атмосфер, после чего мотор прекращал работу. В результате многолетних работ Годдарда и других ученых США был создан ракетный двигатель, способный работать несколько раз с продолжительностью непрерывного горения до полуминуты; была достигнута гироскопическая устойчивость, обеспечивающая вертикальный полет ракеты.

При жизни Годдарда ракетная техника в США не получила должной поддержки со стороны правительства. Исследования Годдарда, несмотря на кажущуюся скромность результатов, имеют большое значение в истории ракетно-космической техники. Его труды заложили основы для создания ракет для полетов в стратосфере и космическом пространстве.

Библиографические ссылки

1. Батурин Ю. М. Мировая пилотируемая космонавтика. История. Техника. Люди. М. : РТСофт, 2005.

2. Фернисс Т. История завоевания космоса. М. : Эксмо, 2007.

3. Надеждин Н. Я. История науки и техники. М. : Феникс, 2006.

© Майорова К. А., Гаврин Д. А., 2010

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.