Hari Ini dalam Sejarah: Robert H. Goddard Melakukan Ujian Penerbangan Pertama Roket Fuel Cair

2024 Pengarang: Sherilyn Boyd | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 09:39

Hari Ini Dalam Sejarah: 16 Mac 1926

Pada hari ini dalam sejarah, 1926, Robert Goddard melakukan ujian penerbangan pertama roket bahan api cecair di Auburn, Massachusetts. Ini gasolin dan oksigen cecair yang dibakar roket dibakar selama kira-kira 20 saat sebelum mengangkat dari tanah dan kemudian naik ke ketinggian 41 kaki, mencapai kelajuan tertinggi 60 mph. Malangnya, kamera Esther Goddard telah menggunakan untuk menerbangkan penerbangan pertama yang kehabisan filem sebelum roket berjaya meninggalkan tanah, jadi tidak ada video peristiwa seperti yang telah berlaku.

Goddard mencatatkan perkara berikut mengenai pelancaran ini dalam buku hariannya:

16 Mac. Pergi ke Auburn dengan Sachs pada pagi. Esther dan En. Roope keluar pada pukul 1 petang. Roket mencuba pada 2.30. Ia naik 41 kaki & pergi 184 kaki, dalam 2.5 saat, selepas separuh bawah muncung terbakar. Bahan yang dibawa ke makmal….

Walaupun pelepas itu ditarik, roket itu tidak naik pada mulanya, tetapi api keluar, dan terdapat bunyi gemuruh. Selepas beberapa saat ia naik, perlahan-lahan sehingga ia dibersihkan bingkai, dan kemudian pada kelajuan keretapi ekspres, melengkung ke kiri, dan memukul ais dan salji, masih bergerak laju.

Goddard telah melakukan eksperimen ke atas roket berbahan cecair sejak tahun 1921. Sebelum ini, dia bereksperimen dengan menggunakan aliran pepejal pepejal api, tetapi ini terbukti tidak praktikal, jadi dia beralih menggunakan bahan bakar cair; sesuatu yang mula-mula dipikirkannya dalam sebuah karya yang ditulisnya pada 2 Februari 1909, tetapi tidak pernah mengejar masa itu. Dia akhirnya berjaya mewujudkan sebuah enjin untuk roket berbahan cecair pada tahun 1923 dan semakin bertambah baik pada reka bentuk, mengujinya dalam rak statik di makmal.

Reka bentuk roket cecair awalnya mempunyai kebuk pembakaran di bahagian atas roket dengan tangki bahan api di bahagian belakang, sangat terlindung pada haba (seperti yang anda lihat dalam gambar). Dia melakukannya dengan cara ini kerana dia fikir ia akan meningkatkan kestabilan kerana mempunyai teras di belakang. Selepas penerbangan ujian ini, dia menyedari reka bentuk ini sebenarnya tidak menjadikan roket lebih stabil dan mengubahnya untuk meletakkan kebuk pembakaran di belakang roket, yang lebih mudah. Lima tahun kemudian, roketnya kini kelihatan seperti roket yang dilihat hari ini dan dia mula memberi tumpuan kepada menjadikannya lebih stabil menggunakan sistem bimbingan gyroscopic. Beliau tidak lama lagi berjaya mewujudkan sistem bimbingan semacam itu dan pada 28 Mac 1935, beliau melancarkan roket A-5 ke ketinggian 4800 kaki, sambil mencapai kelajuan supersonik pada penerbangan itu.

Impian Goddard suatu hari nanti membina sebuah alat yang boleh melancarkan seorang lelaki ke bulan dan seterusnya bermula sepanjang tahun 1899, sambil memangkas pokok ceri. Inilah akaunnya mengenai peristiwa tersebut:

Pada waktu petang 19 Oktober 1899, saya memanjat pokok ceri yang tinggi dan, bersenjata dengan gergaji yang saya masih ada, dan kapak, mula memangkas anggota badan mati dari pokok ceri. Ia adalah salah satu keindahan malam yang berwarna-warni dari kecantikan semulajadi yang kita ada pada bulan Oktober di New England, dan ketika saya melihat ke arah ladang-ladang di timur, saya membayangkan betapa indahnya adalah untuk membuat beberapa peranti yang bahkan kemungkinan naik ke Marikh, dan bagaimana ia akan kelihatan pada skala kecil, jika dihantar dari padang rumput di kakiku … Saya seorang budak lelaki yang berbeza ketika saya turun pohon dari ketika saya naik untuk kewujudan akhirnya kelihatan sangat bertujuan.

Dia kemudian meraikan percutian peribadi setiap 19 Oktober, "Hari Ulang Tahun" nya. Impiannya menggunakan roket untuk sampai ke bulan dan sebaliknya sebenarnya membuatnya cemooh di media. Ini terutamanya berasal dari laporan yang diterbitkan pada tahun 1920 di mana dia menggariskan eksperimen untuk menembak roket ke bulan dan kemudian mempunyai roket yang dimuatkan dengan serbuk kilat yang akan menyalakan apabila ia melanda bulan. Ini akan membolehkan orang di Bumi dengan teleskop yang cukup kuat untuk melihat kilat dan dengan itu dapat mengesahkan roket yang dibuat ke bulan. Pada 13 Januari 1920, hari selepas laporannya diterbitkan; yang New York Times mempunyai yang berikut untuk mengatakan tentangnya dalam editorial:

Selepas roket melepaskan udara kita dan benar-benar memulakan perjalanan yang lebih panjang, ia tidak akan dipercepatkan atau dikekalkan oleh letupan caj yang kemudiannya mungkin ditinggalkan. Untuk menuntut bahawa ia akan menafikan undang-undang dinamik dinamik, dan hanya Dr. Einstein dan sedozen yang dipilihnya, begitu sedikit dan sesuai, dilesenkan untuk melakukannya.

Bahawa Profesor Goddard dengan "kerusi "nya di Clark College dan countenancing Institusi Smithsonian, tidak mengetahui hubungan tindakan dan tindak balas, dan keperluan untuk memiliki sesuatu yang lebih baik daripada kekosongan yang akan bertindak untuk mengatakannya tidak masuk akal. Sudah tentu dia hanya sepertinya kekurangan pengetahuan yang dilancarkan setiap hari di sekolah tinggi.

Sudah tentu, ia adalah wartawan Times yang mempunyai pemahaman fizik yang salah, bukan Goddard, yang merupakan profesor fizik. Malah, Goddard menyedari bahawa ini mungkin berlaku ketika masih di sekolah menengah ketika dia membaca Principia Mathematica di Newton dan melihat bahawa Hukum Ketiga Newton akan membenarkan sesuatu dalam ruang kosong untuk dilayari. Kenyataan editor di atas agak merujuk kepada undang-undang ini, tetapi dia gagal menyadari bahawa roket yang mengeluarkan bahan bakar pada kelajuan tinggi memberikan "aksi dan reaksi" yang diperlukan untuk memberikan tujahan dalam vakum.

Tanggapan Goddard terhadap kritikan ini pada mulanya tidak saintifik sama sekali, semata-mata, "Setiap penglihatan adalah jenaka sehingga orang pertama melakukannya; sekali menyedari, ia menjadi perkara biasa."

Pada tahun 1924, beliau mempunyai tindak balas yang lebih saintifik. Beliau menerbitkan sebuah kertas di Malaysia Popular Science Monthly di mana dia menggariskan satu eksperimen yang baru saja dilakukannya membuktikan secara konklusif, bagi mereka yang masih meragui, bahawa roket akan bekerja dalam keadaan hampa. Dalam eksperimen ini, beliau menunjukkan bahawa roket sebenarnya akan berfungsi dengan lebih baik dalam vakum. Khususnya, dia menjalankan 50 ujian roket di ruang yang mempunyai 1/1500 tekanan atmosfera normal. Bukan sahaja roket itu masih menyediakan tujahan dalam persekitaran ini, namun ia sebenarnya memberikan tujahan lebih 20% daripada persediaan dan ujian yang sama dengan tekanan atmosfera biasa.

Walaupun bukti muktamad ini, dia masih sering dikritik oleh media ini. Tidak sampai hari selepas pelancaran Apollo 11, ketika sedang dalam perjalanan ke bulan, itu New York Times menerbitkan penarikan pada kenyataan mereka pada tahun 1920:

Penyiasatan dan eksperimen lebih lanjut telah mengesahkan penemuan Isaac Newton pada abad ke-17 dan sekarang sudah pasti bahawa roket dapat berfungsi dalam vakum serta dalam atmosfera. The Times menyesali kesalahan itu.

Petikan Goddard:

Sama seperti sains yang kita telah pelajari bahawa kita terlalu jahil dengan selamat untuk melafazkan apa-apa yang mustahil, jadi bagi individu, kerana kita tidak dapat mengetahui apa batasannya, kita tidak boleh mengatakan dengan pasti bahawa apa-apa yang semestinya dalam atau di luar genggamannya. Setiap orang harus ingat bahawa tidak ada yang dapat meramalkan apa yang menjadi ketinggian kekayaan, kemasyhuran, atau kegunaan yang mungkin dia bangkit sehingga dia telah berusaha keras, dan dia harus memperoleh keberanian dari fakta bahawa semua sains telah, pada suatu masa, dalam keadaan yang sama seperti dia dan ia sering membuktikan bahawa impian semalam adalah harapan hari ini dan realiti esok. (Petikan dari ucapannya yang bertajuk "Mengambil Perkara untuk Diberikan", disampaikan pada usia 21 tahun, setelah tamat pengajian kerana sakit)

Ia bukan satu perkara yang mudah untuk membezakan yang tidak berjaya daripada eksperimen yang berjaya…. [Kebanyakan] kerja yang akhirnya berjaya adalah hasil daripada beberapa ujian yang tidak berjaya di mana kesukaran secara beransur-ansur dihapuskan.

Fakta Bonus:

• Pada tahun 1951, NASA dan Tentera Amerika Syarikat terpaksa membayar $ 1 juta kepada janda Goddard kerana melanggar paten Goddard dalam reka bentuk roket mereka sendiri. Pada masa itu, penyelesaian paten terbesar yang pernah dibayar oleh kerajaan. Tambahan pula, ini jauh lebih banyak wang daripada Goddard sendiri yang pernah diberikan untuk melakukan penyelidikan roketnya.
• Goddard bukan sahaja merupakan pelopor roket yang berasaskan cecair, tetapi dia juga yang pertama bereksperimen dengan tujahan ion sepanjang tahun 1916 dan 1917. Dia tidak ingin menggunakan tujahan ini untuk menggerakkan roket ke ruang angkasa, tetapi gunakan mereka untuk menggerakkan sesuatu sebaik sahaja ia sudah berada di angkasa lepas. Walaupun dia tidak bereksperimen dengan ini sehingga 1916, dia sebenarnya memikirkannya hanya dua tahun dari sekolah menengah, menyebutnya dalam catatan jurnal pada 6 September 1906. Sejak itu, jenis pemalsu ini telah banyak digunakan dalam aplikasi ruang sebenar dan juga dipertimbangkan untuk Stesen Angkasa Antarabangsa. Stesen angkasa kini menggunakan roket kimia untuk menolak sendiri kembali ke orbit yang betul, kerana seret atmosfera memperlahankannya dan menyebabkannya turun. Ini berharga $ 210 juta setahun. Ia difikirkan dengan tujahan ion, kos ini dapat dikurangkan menjadi sekitar $ 11 juta setahun.
• Reka bentuk roket pertama Goddard hanya mencapai kecekapan 2%, yang sangat rendah untuk enjin haba. Walau bagaimanapun, dia tidak lama lagi cuba menggunakan muncung khas untuk roketnya, yang dikembangkan oleh Gustav De Laval untuk enjin stim. Nozel ini meningkatkan kecekapan roket Goddard kepada 63%.
• Reka bentuk Goddard untuk menggunakan oksigen cecair yang sudah diperlukan untuk menyejukkan kebuk pembakaran sebelum digunakan sebagai bekalan oksigen untuk roket masih digunakan hingga ke hari ini. Ini adalah penting untuk memastikan bahan pepejal bahan pembakaran terbakar apabila roket ditembak.
• Dalam kertas 1920 Goddard yang diterbitkan oleh Smithsonian, beliau juga jelas menggariskan reka bentuk perisai haba yang akan digunakan untuk memasuki semula suasana Bumi pada halaju tinggi. Dalam reka bentuknya, lapisan bahan yang dapat bertahan tinggi akan terbakar apabila kembalinya kembalinya turun, dengan konduktor panas yang lemah di antara setiap lapisan untuk melindungi lapisan lain. Dengan cara ini, dengan lapisan yang mencukupi, ia mungkin untuk mengekalkan kraf itu daripada terbakar semula.
• Goddard mempunyai banyak masalah kesihatan sepanjang hidupnya, bermula ketika dia masih muda. Sebagai seorang budak lelaki, dia sentiasa menghadapi masalah perut, yang mengakibatkan dia tetap sangat nipis dan lemah. Dia juga mengalami pelbagai serangan dengan bronkitis dan pelbagai selesema. Kesemua ini menyebabkan dia menjadi dua tahun di belakang pelajar lain yang berumur di sekolah. Walau bagaimanapun, dengan kesemua ini sakit di tempat tidur, dia tidak lama lagi menjadi autodidact, sering memeriksa pelbagai buku sains fizikal dari perpustakaan dan mengkaji mereka secara rapi. Sebagai orang dewasa, dia terus terdedah kepada penyakit, yang paling teruk selepas menerima PhD dan mengambil kedudukan di Princeton, dia mengidap tuberkulosis dan terpaksa meninggalkan Princeton dan pulang ke rumah untuk pulih.
• Goddard meninggal dunia akibat kanser pada 10 Ogos 1945 pada usia 62 tahun. Hanya 12 tahun kemudian pada 4 Oktober 1957, Kesatuan Soviet berjaya menggunakan roket berbahan cecair untuk melancarkan objek buatan manusia ke orbit, Sputnik 1 ("Satellite 1"). Pada 12 April 1961, Yuri Gagarin menjadi manusia pertama yang dilancarkan ke angkasa lepas. Sekurang-kurangnya 8 tahun kemudian, Neil Armstrong dan Edwin Aldrin, Jr. berjalan pada bulan. Sekiranya dia masih hidup, Goddard akan berumur 78 tahun apabila impiannya dia sangat dihina untuk akhirnya dicapai.
• Rockets pada asalnya dicipta oleh orang Cina beberapa waktu selepas penemuan apa yang akhirnya akan dinamakan semula serbuk bubuk. Penciptaan "serbuk hitam" secara tidak sengaja apabila ahli alkimia cuba mencipta Elixir of Life sebaliknya menciptakan serbuk itu. Manusia menjadi manusia, ini dengan cepat membawa kepada pembangunan pelbagai peranti pembakar, termasuk anak panah roket yang mendorongnya. Genghis Khan kemudiannya akan mencuri teknologi ini dari roket China dan menggunakan roket untuk menakluk bahagian Timur dan Tengah Eropah. British tidak mula menggunakan roket sehingga awal abad ke-19, ketika mereka telah menggunakan roket melawan mereka semasa berperang dengan tentara India pada akhir abad ke-18.
• Roket yang digunakan dalam pertempuran Fort McHenry berhampiran Baltimore yang mengilhami lagu kebangsaan A.S. adalah roket Congreve. Roket kongreve dicipta oleh Sir William Congreve pada tahun 1804. Roket ini mempunyai sarung besi dan menggunakan serbuk hitam untuk bahan bakar dengan kepala peledak letupan di atas, sering dilengkapi dengan serpihan. Mereka dipasang pada tiang kayu dan dilancarkan dari logam A-frame. Roket-roket ini tidak terlalu berkesan, selalunya meletup di udara, dan bukannya pada kesan sasaran. Selanjutnya, mereka hampir mustahil untuk menunjuk dengan tepat. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai jarak kira-kira dua batu dan bekerja dengan baik sebagai senjata psikologi.
• Walaupun banyak percubaan untuk meyakinkan mereka sebaliknya, tentera A.S. pada mulanya tidak berminat dengan roket Goddard kerana mereka tidak melihat bagaimana ia berguna. Akhirnya, Tentera Laut melakukan kontrak dengan Goddard untuk membina roket berbahan cecair untuk membantu kapal terbang dalam berlepas dari kapal.
• Semasa WWI, Goddard mula mengerjakan alat seperti bazooka yang akan digunakan oleh tentera. Dia juga membangunkan prototaip infantri ringan ini, senjata tanpa senjata dan membuktikannya kepada Angkatan Darat A.S.. Walau bagaimanapun, perang berakhir lima hari selepas demonstrasi, jadi ciptaannya tidak digunakan pada masa ini. Pada Perang Dunia II, tentera mula menggunakan bom tangan roket, sangat mirip dengan reka bentuk Goddard yang telah menghasilkan lebih dari dua dekad sebelum ini. Ini tidak menghairankan kerana bazooka ini dibangunkan oleh salah seorang rakan Tuhan di Clark University, Dr. C. N. Hickman, yang juga bekerja dengan Goddard pada prototaip WWI.
• De Laval bukan sahaja memberikan sumbangan penting kepada enjin stim dan tentu saja, secara tidak sengaja, untuk reka bentuk roket dengan muncungnya, tetapi juga mencipta pemisah susu krim pertama di dunia pada tahun 1894.