Ракеты

Ракетыизначально использовались в качестве оружия. Сегодня эти мощные, гигантскиеаппараты служат для полетов человека в космос и доставки на орбитуискусственных спутников и различного оборудования. Однако ракеты с боеголовкамипо-прежнему угрожают жизни на Земле.
Первыеракеты были запущены около 800 лет назад. В начале XIII в. их использоваликитайцы против монголов. Как и в современном фейерверке, движущей силойкитайских ракет служил пороховой заряд. Прикрепленные к копьям или стреламракеты представляли собой устрашающее оружие. Монголы были настолько потрясены,что создали свои собственные ракеты для войны с арабами. К середине XIII в.ракеты были и у арабов. Французские крестоносцы привезли их в Европу.
Ракеты в Европе
В 1429 г. французские войска под командованием Жанны д'Арк с помощью ракетотстояли Орлеан в сражении против британцев. Но вскоре ракеты были вытесненыболее точным оружием — пушками.
Начинаяс XVI в. ракеты использовались в праздничных фейерверках, сначала в Италии, азатем и в других европейских странах. И только в конце XVIII в. они вновь былиприменены в боевых действиях. В 1792 г. британские войска, воевавшие в Индии, подверглисьобстрелу небольшими металлическими ракетами. Их эффективность оказаласьнастолько высокой, что полковник Конгрев решил создать ракетное оружие длябританских войск. К 1804 г. он превратил простую ракету в крайне разрушительноеоружие с фугасной или зажигательной боевой частью. Но точность попадания этогооружия оставалась низкой примерно до 1844 г., когда англичанин Уильям Хейл изобрел метод стабилизации: изогнутые лопатки в сопле заставляли ракету вращатьсяво время полета, что придало ей устойчивость.
Дальность
Дальностьполета всегда была слабым местом ракет. Чтобы она летела дальше, можно увеличитьразмеры для размещения большего количества пороха или другого вида топлива. Нопри этом возрастает вес ракеты, ее становится труднее привести в движение, адальность все равно остается ограниченной.
Решениеданной проблемы предложил француз Фрезье, а осуществил английский полковникБоксер в 1855 г. Идея заключалась в последовательном соединении двух ракет.Когда задняя секция выгорала, пирозаряд отстреливал ее и воспламенял топливопередней секции. Эта многоступенчатая конструкция обеспечивала большуюдальность полета, чем одноступенчатая ракета той же массы, так как лишь частьисходного реактивного снаряда должна была достичь цели. Русский ученыйКонстантин Циолковский осознал важность многоступенчатых ракет и уже в 1883 г. доказал, что с их помощью можно осуществлять полеты в космос. Но до полетов в космос было ещедалеко, и ракеты использовались для других целей. Во время первой мировой войны(1914-18) Англия сбивала немецкие дирижабли неуправляемыми ракетами. Послеокончания войны, в результате неослабевающего интереса к ракетостроению, вызванногоработами Циолковского, СССР первым официально поддержал развитие военнойракетной техники. В 1929 г. исследовательские работы начали проводиться вЛенинградской лаборатории газодинамики. В 1933 г. эта организация вместе с московской Группой изучения реактивного движения (ГИРД) создаларакету с жидкостным ракетным двигателем (ЖРД), установившую рекорд высоты (5, 6 км) в 1936 г. В 1927 г. группа немецких инженеров организовала Общество космических полетов. Поддавлением нацистов эта организация была распущена в 1934 г., но отдельные ученые продолжили свои исследования для военных целей. Так были заложены основылидерства Германии в ракетной технике в ходе Второй мировой войны (1939-45).Самым выдающимся немецким конструктором ракет в годы войны был Вернер фон Браун,создавший первую в мире баллистическую ракету «Фау-1», примененнуюдля обстрела Англии в 1944-45 гг./>
Исследованияв СШАЛучшие проекты дизайнов интерьеров представлены в журнале об архитектуре и дизайне.
Американскимпервопроходцем в области ракетной техники стал физик Роберт Годдард, возглавившийв 1920-е гг. группу энтузиастов. Им удалось запустить первую в мире ракету сЖРД в 1926 г. Группа продолжала вносить весомый вклад в ракетостроение вплотьдо смерти Годдарда в 1945 г. В том же году Вторая мировая война закончилась поражениемГермании, в результате чего СССР и США получили доступ к ракетным технологиям ипомощь со стороны их разработчиков. Помимо «Фау-2», во время Второймировой войны применялись небольшие тактические ракеты, запускаемые с бортасамолета или с земли. Обострение «холодной войны» между США и СССР в1950-е гг. привело к созданию стратегических ракет — межконтинентальныхносителей ядерного оружия.
Искусственные спутники
Такиеракеты позволяли советским ученым выводить небольшие объекты на орбиту Земли. Воктябре 1957 г. прерывистые звуковые сигналы с крошечного искусственногоспутника, запущенного СССР — «Спутника-1», — возвестили о началекосмической эры.
Четыремесяца спустя в США под руководством фон Брауна был произведен ответный запуск.Влияние идей этого ученого продолжалось вплоть до осуществления программы«Аполлон», в которой была задействована гигантская трехступенчатаяракета «Сатурн-5», доставившая американских астронавтов на Луну в19б9г.
Третийзакон механики Ньютона гласит: любому действию всегда соответствует равное ипротивоположно направленное противодействие. Это означает, что, если выпрыгаете из небольшой лодки на берег, энергия вашего прыжка отталкивает лодкуот берега. В ракетах используется тот же принцип. Они двигаются за счет выбросапотока вещества (обычно газа). Действие энергии газа вызывает противодействиеотносительно ракеты и заставляет ее лететь. В отличие от реактивных двигателей,которым необходим забор воздуха для сжигания топлива, в ракетах есть всенеобходимое для движения — это автономные аппараты, способные двигаться вкосмическом пространстве.
Ракетное топливо
Вбольшинстве ракет твердое или жидкое горючее сжигается в замкнутом объеме, аобразующиеся газы выпускаются через одно или несколько сопел относительнонебольшого диаметра. Необходимый для сжигания топлива кислород можно получатьиз химических соединений — например, калиевой селитры. В современных ЖРД жидкийкислород часто используется для сжигания таких видов горючего, как керосин, жидкийводород или гидразин (азотно-водородное соединение).
Ракетныедвигатели твердого топлива (РДТТ) широко применяются благодаря своей простоте инадежности. Они установлены на большинстве боевых ракет, служат ускорителяминекоторых космических аппаратов и иногда используются как двигатели частеймногоступенчатых ракет. Однако для сложных космических полетов ЖРД болеепредпочтительны, так как создаваемая ими тяга легко регулируется. Кроме того, приравном весе топлива ЖРД обеспечивают большую тягу и ускорение, чем РДТТ.
Альтернативные решения
Хотяракеты с ЖРД используются для относительно коротких полетов на Луну и другиепланеты Солнечной системы, развиваемая ими скорость недостаточна дляпутешествий в другие звездные системы. Американский космический зонд«Вояджер-2» для развития высокой скорости использовал силу притяженияЮпитера и развил скорость примерно 36 000 км/ч. Но даже такая скорость слишком мала для полетов к звездам. Ближайшая к нам звезда (не считая Солнца) — ПроксимаЦентавра — находится на расстоянии около 40 млн. км, и космическому кораблю, летящемусо скоростью «Вояджера-2», понадобится 126 000 лет, чтобы достичь ее.Поэтому ученые пытаются создать более скоростные ракетные двигатели.
Ракетыс ядерным двигателем нельзя запускать с Земли ввиду радиационной опасности дляздоровья людей, но они могут стартовать из космоса. Такие двигатели могутсоздавать огромную силу тяги за счет серии ядерных взрывов.
Двигатели на элементарных частицах
Другиепредлагаемые варианты включают преобразование водорода в плазму — газообразныйпоток заряженных частиц. С помощью магнитного поля плазма вытесняется издвигателя и создает тягу. Еще одна идея заключается в использованииэлектрического поля для выброса из двигателя ионов (заряженных атомов) ртутиили цезия. Испытания подтвердили работоспособность такой системы, хотясоздаваемая при этом тяга невероятно мала — лишь 1 кг на каждые 4 млн. Вт потребляемой электроэнергии. Однако при постепенном ускорении в течениемногих месяцев такая ракета, в конце концов, может развить огромную скорость.
Ранеерассматривалась еще одна возможность, полюбившаяся в свое времяписателям-фантастам — фотонный двигатель, создающий тягу за счет испусканияпотока квантов света. Однако и при остро сфокусированном пучке светасоздаваемая фотонами тяга не сможет сравниться даже с минимальной тягой ионногодвигателя.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.sciencetechnics.com/