پیشرانه جت

وقتى که منفجر شد، صدایى شبیه به صداى رعد تولید کرد که تا ۱۰۰ لى (واحد طول معادل با حدود ۲۴ کیلومتر) منتقل شد. جایى که درآن افتاد، آتش گرفت، و آتش به بیش از ۲،۰۰۰ فوت گسترش یافت… این نازل‌هاى آهنین، تبرزین‌هاى دینامیتى پرنده‏‌اى که پرتاب شده بودند، چیزى بود که مغول‌ها را بسیار ترساند.

این جملات را پدر آنتونین گابیل در کتابش درباره چنگیزخان، در ۱۷۳۹ نوشته است، و مشخص مى‏‌کند که در ۱۲۳۲ میلادى چگونه یک شهر چینى به کمک تیرهایى آتشین توانست در مقابل ۳۰،۰۰۰ مغول غارتگر به‏‌خوبى مقاومت کند. این سلاح، که بعدها راکت نامیده شد، از یک لوله سر و ته بسته درست شده بود که در انتهایش سوراخى به قطر یک سانتیمتر قرار داشت، و براى حفظ تعادل هم میله‏‌اى دراز به انتهایش متصل بود. این نمونه، یکى از دلایل تاریخ‏‌نگاران است که پیدایش راکت را مربوط به قرن‌ها پیشتر، و در مشرق زمین مى‏‌دانند. دست‏‌کم ۶۰۰ سال پس از میلاد مسیح، چینى‏‌ها پودر سیاه را از ترکیب ذغال و سولفور و شوره قلمى ساختند، و سپس آن‏ را براى تأمین سوخت راکت استفاده کردند. راکت در طى قرن‌ها تدریجاً در نقش سلاحى جنگى به غرب برده شد، و در ابتداى قرن نوزدهم، سر ویلیام کانگریو انگلیسى آن‏ را با اجراى اصلاحاتى، به یک موشک رگبارى تبدیل کرد. در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم، راکت از دیدگاه فنى جدا مورد توجه قرار گرفت، و پیشرفت مهندسى آن آغاز شد.

اولین دانشمند راکت‏‌شناس واقعى، کنستانتین ادواردویچ تسیولکوفسکى روسى بود. او در سپتامبر ۱۸۵۷ در ایژفسکوى به دنیا آمد. او از کودکى شیفته علم بود. فیزیک و ریاضیات را در جوانى به‏‌خوبى آموخت، و به سفرهاى فضایى بین‏‌سیاره‏‌اى امیدوار بود. در ۱۸۷۶ او معلم مدرسه‏‌اى در بوروفسک شد، و در ۱۸۸۲ به روستاى کالوگا عزیمت کرد. تسیولکوفسکى در گمنامى نظریه‏‌هاى پرواز در فضا را بررسى مى‏‌کرد، و در ماه مارس ۱۸۸۳ به نظریه پیشرانه واکنشى رسید. او بدون حمایت هیچ مؤسسه‏‌اى، مشکلات نظرى موتورهاى راکتى را تدریجاً حل کرد. طرح راکت تسیولکوفسکى، که در ۱۹۰۳ در مجله روسى ساینس سروى منتشر شد، در شکل زیر دیده مى‏‌شود. سوخت این راکت از ئیدروژن مایع (H2) و اکسیژن مایع (O2) تشکیل مى‏‌شد.

راکت طرح تسیولکوفسکى، با سوخت هیدروژن مایع و اکسیژن مایع، ۱۹۰۳

آگاهى تسیولکوفسکى از انرژى فراوان نهفته در ترکیب H2 و O2 تصدیقى بر نظریه او درباره راکت است. البته او نه اهل کار عملى بود، و نه یک مهندس محسوب مى‏‌شد. به دلیل نداشتن پول کافى براى برپا کردن آزمایشگاه، تسیولکوفسکى هیچ آزمایشى انجام نداد، و هیچ نوع اطلاعات طراحى هم ارائه نکرد.با این حال، تسیولکوفسکى به‌راستى اولین دانشمند علم راکت بود که بى‏‌وقفه تا ۱۹ سپتامبر ۱۹۳۵، یعنى زمان‏ مرگش در ۷۸ سالگى، بر روى نظریه‏‌هایش کار کرد. سرانجام در اوخر عمر، آثار او شناخته شد، و در ۱۹۱۹ به عضویت «آکادمى سوسیالیستى» (نیاى «آکادمى علوم اتحاد جماهیر شوروى») درآمد که یک مستمرى دولتى را برایش تأمین کرد.

با تغییر سده، و با همت دکتر رابرت گادارد، پیشرفت در علم راکت به ایالات متحده هم راه یافت. گادارد در ۵ اکتبر ۱۸۸۲ در ورسستر (ایالت ماساچوست) به دنیا آمد. زندگى او شباهت‌هاى زیادى با زندگى تسیولکوفسکى داشت: او هم یک فیزیکدان و ریاضیدان مشتاق علم بود، او هم راکت را تنها راه دستیابى به فضا مى‏‌دانست، و او هم بیشتر عمرش را در گمنامى به تحقیق مشغول بود. ولى برخلاف تسیولکوفسکى، که صرفاً به تحقیق نظرى مى‏‌پرداخت، گادارد تئورى را با موفقیت در عمل پیاده کرد، و اولین راکت سوخت مایع جهان
را ساخت.

گادارد تحصیلاتش را به طور کامل در ورسستر انجام داد. او در ۱۹۰۴ از دبیرستان ساوت فارغ‏‌التحصیل شد، درجه مهندسى را در ۱۹۰۸ از انستیتو پلى‏‌تکنیک ورسستر دریافت کرد، و در ۱۹۱۱ به دریافت دکتراى فیزیک در دانشگاه کلارک نائل شد. سپس او استاد فیزیک در دانشگاه کلارک شد، و در آنجا رؤیاهاى دوران کودکى‏‌اش درباره پرواز در فضا را، با به‏‌کارگیرى علم و مهندسى، پیگیرى کرد. گادارد دریافت که اکسیژن و هیدروژن مایع، سوخت‌هاى بسیار کارآمدى براى راکت است.

در یک دوره کوتاه غیبت در سال‌هاى ۱۹۱۲ و ۱۹۱۳، او نظریه‌‏هایش را در دانشگاه پرینستون پیگیرى کرد. در ژوئیه ۱۹۱۴، امتیاز مربوط به اختراعاتى درباره محفظه‏‌هاى احتراق، نازل‌ها، سیستم‌هاى سوخت‏‌رسان راکت، و راکت‌هاى چند مرحله‌‏اى به نام او ثبت شد. در ۱۹۱۷ یک اعتبارى کوچک به مبلغ ۵۰۰۰ دلار از طرف مؤسسه اسمیت‌سونین در اختیار گادارد قرار داده شد که او را به‌طور دائمى مشغول کار بر روى راکت کرد. در اثر این اعتبار، سندى تاریخى با نام «روشى براى رسیدن به ارتفاعات خیلى زیاد» تهیه شد که مؤسسه آن‏ را در ۱۹۱۹ منتشر کرد. در این کتاب، اصول راکت به صورتى کامل و عالمانه بیان شده بود، اما در آن زمان عده قلیلى نظرات گادارد را درک مى‏‌کردند.

گادارد در اوایل دهه ۱۹۲۰ فعالیت‌هاى آزمایشگاهى‏‌اش را مجدداً در ورسستر گسترش داد. او در آنجا پس از آزمایش‌هاى فراوان و اصلاحات فنى، در ۱۶ مارس ۱۹۲۶ اولین راکت مایع‏‌سوز جهان را با موفقیت به آسمان شلیک کرد. شکل زیر گادارد را در کنار این راکت نشان مى‏‌دهد.

رابرت گادارد و اولین راکت موفق مایع‏‌سوز او

طول این راکت، ۱ فوت بود، و موتورش در جاى بسیار بالایى قرار داشت (در شکل، خیلى بالاتر از سر گادارد)، و اکسیژن مایع و بنزین از دو لوله طولانى از مخازن سوخت پشت راکت تأمین مى‏‌شد (در شکل، زیر بازوى گادارد). دماغه مخروطى مخازن سوخت، منحرف‏‌کننده ساده‏‌اى بود که مخزن‌ها را از اگزوزهاى نازل راکت محفوظ مى‏‌داشت. این راکت به بیشترین سرعت ۶۰ مایل بر ساعت، و برد ۱۸۴ فوت رسید. با وجود عملکرد متوسط راکت مذکور، پرواز ۱۶ مارس ۱۹۲۶ براى علم راکت، به همان اهمیت پرواز برادران رایت در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ در علم هوانوردى است.

این موفقیت گادارد باعث شد که چارلز لیندبرگ، خلبانى که با پروازش بر فراز اقیانوس اطلس در ۱۹۲۷ موقعیت ویژه‌‏اى به دست آورده بود، متوجه او شود. لیندبرگ توانست صندوق دانیل گوگنهایم را متقاعد کند که یک اعتبار ۵۰،۰۰۰ دلارى در اختیار گادارد بگذارد، تا او بیشتر به توسعه و پیشرفت راکت خود بپردازد.
تلاشهاى گادارد یک‌باره افزایش یافت. او و همسرش در ۱۹۳۰ به مکانى در نزدیکى راس‏ول (ایالت نیومکزیکو)، که براى اجراى آزمایش‌ها مناسب‌تر بود، نقل‏‌مکان کردند. در آنجا براى مدت ۱۱ سال گادارد راکت‌هاى بزرگ‌تر و بهترى ساخت، اما هنوز هم این فعالیت‌ها در محیط گمنامى انجام مى‏‌شد. دولت در سال‌هاى دهه ۱۹۳۰ هیچ علاقه‏‌اى به پژوهش در مورد پیشرانه‏‌هاى جت نشان نمى‏‌داد. با این حال، در شروع جنگ جهانى دوم علاقه دولت ایالات متحده به کارهاى گادارد جلب شد، و تمام برنامه‏‌ها، کارکنان، و امکانات او به «ایستگاه آزمایشهاى مهندسى دریایى» در آناپلیس (ایالت مریلند) منتقل شد. این گروه در آنجا تا ژوئیه
۱۹۴۵ به کار طراحى و ساختن «یکان جت کمکى» براى بلند شدن هواپیماهاى دریایى مشغول بود، و بر روى یک موتور راکتى با پیشران متغیر کار مى‏‌کرد.

در ۱۰ اوت ۱۹۴۵ دکتر رابرت گادارد در بالتیمور از دنیا رفت. سهم او در علم راکت نوین بسیار دیر شناخته شد. تازه در گرماگرم امور سیاسى سال‌هاى بعد از پرتاب اسپوتینک به فضا، دولت ایالات متحده واقعاً از گادارد تجلیل کرد. در ۱۹۵۹ کنگره او را به بزرگى یاد کرد. در همان سال، اولین جایزه ترابرى فضایى لوئیس هیل از «انستیتو علوم هوانوردى» (اکنون به نام «انستیتوى امریکایى هوانوردى و فضانوردى» فعال است) به او اهدا شد. به‏‌علاوه، در اول مه ۱۹۵۹ «مرکز پرواز فضایى گادارد ناسا» در گرین‏‌بلت (ایالت مریلند) به افتخارش نام‌گذارى شد. سرانجام در ۱۹۶۰ دولت ایالات متحده به دلیل استفاده از صدها طرح انحصارى گادارد، یک میلیون دلار به همسرش و «بنیاد گوگنهایم» پرداخت کرد.

سرگذشت اولیه موتورهاى راکتى، مثلثى جغرافیایى را تداعى مى‏‌کند که یک رأسش در روسیه
(تسیولکوفسکى
)، رأس دیگرش در ایالات متحده (گادارد)، و رأس سومش در آلمان قرار مى‏‌گیرد. این رأس سوم، به سومین شخصى مربوط است که در پیشرفت علم راکت نقش به‌سزایى داشت: هرمان اوبرت. او در ۲۵ ژوئیه ۱۸۹۴ در شهر ترانسیلوانیا در کشور رومانى به دنیا آمد، و بعداً یک شهروند آلمانى شد. اوبرت نیز مانند تسیولکوفسکى و گادارد با الهام از داستان‌هاى ژول ورن همواره در فکر ساختن وسایلى براى رفتن به ماه بود. در طى جنگ جهانى اول، اوبرت به راکت‌ها علاقه‌‏مند شد، و پیشنهاد ساخت موشک‌هاى دوربرد مایع‏‌سوز را با «اداره جنگ آلمان» مطرح کرد. او در ۱۹۲۲ با ادغام تفکراتش، راکت‌هایى را براى پرواز فضایى پیشنهاد کرد. گرچه اوبرت در آن زمان هنوز با فعالیتهاى تسیولکوفسکى و گادارد آشنا نبود، ولى در مدتى کوتاه، به‌وسیله مطالبى که روزنامه‏‌هاى آلمانى در مورد کارهاى گادارد مى‌‏نوشتند، از تحقیقات آنها باخبر شد، و بى‏‌درنگ در ۱۹۱۹ درخواستى براى ویژه‌‏نامه اسمیت‌سونین فرستاد.

در ۱۹۲۳ اوبرت نتیجه تحقیقاتش در مورد نظریه موتورهاى راکت را با عنوان «راکت به سوى فضاى بین‏‌سیاره‏‌اى» منتشر کرد. این متن فنى پیچیده، اساس پیشرفت و توسعه راکت‌ها در آلمان را بنا نهاد. در ۱۹۲۷ براى پرورش نظریات اوبرت، «انجمن آلمانى مسافرت فضایى» تشکیل شد که در سال ۱۹۲۹ کارهاى آزمایشى‏‌اش را آغاز کرد. نظریات اوبرت، به‌‏ویژه بر روى تعدادى از دانشجویانش مثل ورنر فون براون، تأثیر زیادى گذاشت، و در سالهاى ۱۹۳۰ جهش عظیمى در تکنولوژى راکت آلمان پدید آورد. این جهش، به همراه مدیریت فنى فون براون، با توسعه طرح وى.-۲ در جنگ جهانى دوم به اوج رسید.

راکت آلمانى وى.-۲، اولین راکت کاربردى جهان

وى.-۲ ثمره تلاش‌هایى بود که به دستور دولت نازى از نیمه دهه ۱۹۳۰ در پینه‏‌مونده آغاز شد. در آنجا تعداد فراوانى از مهندسان و محققان بدون دلسردى از کم‏‌توجهى‏‌هاى هیتلر، به فعالیت مشغول شدند. این گروه در ۱۹۴۰ با آزمایش اولیه موشک مایع‌‏سوز اى.-۴ که بعداً وى.-۲ نامیده شد توجه نازی‌ها را بیش از پیش جلب کرد؛ اما درک فنى ضعیف، فشارهاى ناشى از جنگ، و توقعات بلندپروازانه نازی‌ها باعث بروز مشکلات فنى متعددى شد که استفاده از وى.-۲ را تا اواخر جنگ، در سپتامبر ۱۹۴۴ به تأخیر انداخت. آلمانی‌ها تا زمان تسلیم شدن، بیش از ۴،۳۰۰ فروند موشک وى.-۲ شلیک کردند که شهر لندن بیشترین سهم از این تعداد را داشت.

با از پا درآمدن آلمان در ماه مه ۱۹۴۵، متفقین براى به غنیمت گرفتن صنایع موشکى هجوم آوردند؛ اما پیش از همه، نیروهاى امریکایى از راه رسیدند، و فون براون و بیش از یکصد نفر از کارشناسان طراز اول، به میل خودشان تسلیم آنها شدند. امریکایی‌ها به همین حد اکتفا نکردند، و برخلاف توافق قبلى با روسها، یک کارخانه تولید موشک را هم تخلیه کردند بعدها قطعات این موشکها در خاک ایالات متحده سرهم‌‏بندى شد، و آزمایشاتى با آنها انجام گرفت که پایه‏‌گذار صنایع موشکى ایالات متحده بود. وقتى که روسها از راه رسیدند، نتوانستند هیچیک از مهندسان یا مدیران ارشد برنامه ساخت وى.-۲ را به چنگ آورند. با این حال، باقیمانده تأسیسات موشکى را جمع‏‌آورى کرده، به اتحاد جماهیر شوروى (سابق) منتقل کردند (این امکانات، پایه‏‌ پیشرفت‌هاى موشکى اتحاد جماهیر شوروى شد که به ساخت موشک‌هاى خانواده «اس.اس.» انجامید). همچنین، انگلیسی‌ها هم از این غنایم بى‏‌بهره نماندند، و تعدادى از کارشناسان رده پایین‌‏تر، و قسمتى از امکانات باقیمانده را تصاحب کردند (این غنایم، زیربناى صنایع موشکى انگلستان و حتى کل اروپا شد که امروزه به ساخت موشکهاى آریان انجامید).

هرچند وى.-۲ یک ابزار جنگى بود، اولین راکت دوربرد کاربردى تاریخ هم محسوب مى‏‌شود. این راکت به طول ۴۶/۱ فوت، قطر ۶۵ اینچ، و وزن ۲۷،۰۰۰ پوند، از سوزاندن اکسیژن مایع و الکل انرژى مى‏‌گرفت. وى.-۲ اولین پیمایه ساخت بشر براى پرواز در خارج از اتمسفر محسوس (یعنى در فضا) بود، و تا ارتفاع بیش از ۵۰ مایل و تا برد ۲۰۰ مایل پیش مى‏‌رفت. همچنین، این موشک درون اتمسفر به سرعت‌هاى فراصوتى هم رسید. در مراحل پایانى جنگ جهانى دوم، نیروهاى امریکایى و روسى صدها فروند وى.-۲ را به غنیمت گرفتند. بنابراین، همه راکت‌هاى امروزى را مى‏‌توان از نسل مستقیم وى.-۲ محسوب کرد.

This site is protected by wp-copyrightpro.com