Rakettenes historie

Kina ble den tredje nasjonen i verden som sendte mennesker ut i rommet, men har du tenkt på hva en rakett egentlig er? Bak dagens avanserte utgaver ligger det nemlig tusener av år med eksperimenter og forskning.

Publisert

Historien vår starter ved romeren Aulus Gellus som forteller en historie om grekeren Archytas.

Archytas var fra Tarentum, som nå er en del av det sørlige Italia, og levde rundt 400 år før vår tidsregning begynte. Han forbløffet sine medborgere med en flygende due laget av tre. Den var hengt opp i vaiere og ble drevet av vanndamp. Duen brukte kraft - motkraftprinsippet, som ikke ble formulert som en vitenskapelig lov før på 1600-tallet.

Omtrent 300 år etter duen benyttet Hero fra Aleksandria de samme prinsippene da han laget sin mer berømte dampmaskin, som han kalte aeolipile.

Når de første egentlige rakettene dukket opp, er mer uklart. Det finnes historier om rakettlignende gjenstander fra flere forskjellige kulturer.

"Heros dampmaskin."
"Heros dampmaskin."

Det var i alle fall kineserne som fant opp kruttet, selv om kruttet fra først av var ganske enkelt. Det var laget av saltpeter, svovel og støv fra trekull. Allerede for et par tusen år siden (her spriker forskjellige kilder med flere hundre år) hadde de laget en form for kinaputt ved å fylle slikt krutt i et bambusrør.

En eller annen gang fant så noen på å feste kinaputten til en pil. Men når først det var gjort, tenkte snart noen på om ikke pilen kunne bli selvdrevet. Som sagt, så gjort: Man laget en slags flaskerakett.

Den første rakett ble avfyrt.

Ut i krigen

Vi vet ikke helt når dette skjedde. Det vi vet er at slike “brannpiler” ble brukt mot et mongolsk angrep på Kai-Keng i 1232 e.Kr. Hvor effektive de egentlig var, er ikke godt å si, men de sjokkerte nok mongolene uansett.

Kunnskapen bredte seg raskt, og allerede Roger Bacon beskriver i verket Epistola (1248) raketter under navnet ignis volans (flygende ild). Han fant også ut noen forbedringer av selve kruttet som økte rekkevidden til rakettene betydelig.

"Brannpiler ble brukt mot et mongolsk angrep på Kai-Keng i 1232 e.Kr."
"Brannpiler ble brukt mot et mongolsk angrep på Kai-Keng i 1232 e.Kr."

I Tyskland blir rakettvåpen nevnt i en krønike fra Köln i 1258, og araberen Hassan Al-Rammah beskriver rundt 1280 hvordan man skal fremstille krutt og raketter.

Franskmannen Jean Froissart fant ut at nøyaktigheten ble mye større om man skjøt rakettene ut gjennom et rør, og laget dermed forløperen til bazookaen.

Italieneren Joanes de Fontana laget en overflatetorpedo med rakettdrift for, om mulig, å sette fiendens skip i brann.

"Overflatetorpedo med rakettdrift"
"Overflatetorpedo med rakettdrift"

På 1500-tallet ble ikke raketter i samme grad brukt i krig lenger, i alle fall ikke i Europa. Tyskeren Johann Schmidlap videreutviklet likevel fyrverkeriet da han på denne tiden oppfant flertrinnsraketten. En stor bærerakett (første trinn) ble antent først, og fraktet en mindre rakett (andre trinn) opp i luften. Når første trinn var brent ut, falt det av mens det mindre og lettere andre trinnet ble antent, og fraktet fyrverkeriet ennå lenger opp før det eksploderte. Flertrinnsraketten brakte fyrverkeriet til større høyder enn noen gang før, og prinsippet brukes i dag i alle romraketter.

Ut i biter

Raketter hadde til nå stort sett vært brukt til fyrverkeri eller krig, men historien om den kinesiske tjenestemannen Wan Hu er et unntak. I følge legenden var han, på den ene aller den andre måten, det første menneske til å lette ved hjelp av rakettdrift. Omkring år 1500 konstruerte han en rakettstol ved å feste sammen en kurvstol med to store drager og 47 store kruttraketter. Han fikk 47 fakkelbærende assistenter til samtidig å tenne de 47 luntene.

"Wan Hu - førstemann ut i verdensrommet?"
"Wan Hu - førstemann ut i verdensrommet?"

Et enormt smell fulgte. Røyken lettet og ingen Wan Hu. Fløy stolen og Wan Hu mot himmelen? Han ble siden aldri sett, ikke engang en liten bit av ham eller stolen. (Les hele historien her.)

Mot slutten av 1600-tallet ble det vitenskapelige grunnlaget for moderne raketter lagt av engelskmannen Sir Isaac Newton. Newton formulerte sin oppfatning av bevegelse gjennom tre vitenskapelige bevegelseslover. Lovene forklarte hvordan rakettene virker, og hvordan de kan operere i lufttomt rom. (Mer om Isaac Newton.)

Mot slutten av 1700-tallet og i begynnelsen av 1800-tallet fikk rakettene en kort oppblomstring som krigsvåpen. Det var faktisk britiske raketter fra angrepet på Fort McHenry i 1814 som inspirerte Francis Scott Key til å skrive ” Regardless of the “rockets red glare, the bombs bursting in air” i sitt dikt som senere ble teksten til The Star-Spangled Banner.

Når man siden innførte riflede løp på kanonene, utkonkurrerte kanonene igjen rakettene som krigsvåpen.

Moderne raketter blir til

I 1898 foreslo den russiske skolelæreren Konstantin Tsiolkovsky (1857-1935) en utforskning av rommet ved hjelp av raketter. I 1903 foreslo han bruk av flytende brennstoff for å øke rakettenes hastighet og rekkevidde. Han fastslo at rakettenes hastighet kun var begrenset av utstrømningshastigheten. På grunn av hans ideer og hans grundige forskning har han med rette blitt kalt den moderne romfarts far.

"Amerikansk romferge."
"Amerikansk romferge."

Amerikaneren Robert H Goddard (1882-1945) tok opp tråden og gjennomførte praktiske eksperimenter. I 1914 tok han to amerikanske patenter. Den ene på en flertrinnsrakett med fast brennstoff, og den andre på en rakett drevet av flytende brennstoff. I en rapport fra 1920 hevdet han at man med hjelp av raketter ville kunne bli i stand til å reise til månen. Akkurat den påstanden fikk pressen til å gå amok, og Goddard følte han ble sett på som en fantast og en idiot.

Både rapporten hans og andre arbeider fant likevel veien til Europa, hvor de ble tatt spesielt alvorlig i Tyskland. Goddard tok 200 patenter før han var ferdig, og ikke minst foretok han den første oppskytningen av en rakett med flytende brennstoff i 1926. Den fløy i kun to og et halvt sekund, men den virket. Og det var ikke så enkelt: en rakett med flytende brennstoff måtte ha tanker til brennstoff og oksygen, turbin og forbrenningskammer.

Goddard kan bli kalt den moderne rakettens far.

En tredje romfartspioner var Hermann Oberth (1894-1989), født i Hermannstadt i Transylvania. Han publiserte blant annet en bok om reiser i det ytre rom i 1923. Hans skrifter inspirerte mange små romforeninger til å dannes rundt i verden.

I Tyskland ledet et slikt selskap til utviklingen av den revolusjonerende raketten V-2, som tyskerne benyttet mot slutten av andre verdenskrig. Lederen for utviklingen ble etter hvert Wernher von Braun. Etter krigen har moderne rakettvåpen oftest blitt kalt missiler.

Mot slutten av krigen kappedes amerikanere og russere om å få tak i flest mulig av de tyske rakettforskerne. Von Braun ble lederen for hele det amerikanske romprogrammet. Russerne hadde sin egen “Mr X” til å lede sitt program, og helt til han døde i 1965 ledet russerne romkappløpet. Etter hans død ble til sist hans navn, Sergej Koroljev, frigitt.

Ut i rommet

4. oktober 1957 tok Sputnik 1 både amerikanerne og resten av verden fullstendig på sengen. For første gang hadde mennesker klart å sende en satellitt ut i rommet. Mindre enn en måned senere fulgte russerne opp med en større satellitt som også hadde hunden Laika om bord.

Amerikanerne svarte med Explorer 1 den 31. januar 1958, men den var mindre enn hva russerne da allerede hadde skutt opp. NASA ble organisert samme år.

12. april 1961 kom neste milepæl: russeren Jurij Gagarin ble første menneske i rommet. Siden fulgte det slag i slag; første kvinne ble Valentina Teresjkova i 1963, førstemann utenfor kapselen i rommet ble Leonov i 1965 og så videre.

Stadig nye grenser ble brutt. 20. juli (amerikansk tid) 1969 landet Apollo med Neil Armstrong og Buzz Aldrin som de første mennesker på månen.

Siden har rommet blitt stadig mer utforsket, men også åpnet kommersielt. Vi har fått romferger, romstasjoner og satellitter som har reist ut av solsystemet. Satellitter hjelper oss å utforske jorden, forutsi været og konstant kommunisere med hverandre rundt hele jorden. Rakettene har åpnet universet for menneskeheten.

"Rakettene ble større og større. Her er noen vist i samme målestokk."
"Rakettene ble større og større. Her er noen vist i samme målestokk."


Rakettene ble større og større. Saturn V som brakte Apollo til månen, var 111 meter høy og veide 2 900 tonn.

Hva er en rakett?

Ordet rakett har en litt uklar opprinnelse. Det kan stamme fra rochetta, som er italiensk for stråle (opprinnelig lite rokkehode på spinnrokk), eller tysk roget, som var brukt om en type fyrverkeri.

En rakett er en gjenstand som drives av reaksjonsmotorer og som medfører både drivstoff og oksidasjonsmiddel, slik at forbrenningen er uavhengig av mediet raketten beveger seg i.

En rakettmotor utvikler en fremoverrettet skyvkraft ved en bakoverrettet akselerasjon av masse lagret i motorene eller i beholdere forbundet med motorene.

Dette høres kanskje noe kryptisk ut. Andre motorer, for eksempel en propell, bruker mediet den befinner seg i, enten det er vann eller luft, og dytter vannet (eller luften) bakover. Når vi kommer høyt nok opp over jorden, blir det tommere og tommere for luft, og propellen blir hjelpeløs. Den har ikke lenger noe medium å sparke fra i. Helt tilsvarende er det med en jetmotor.

Raketten beveger seg uavhengig av hvor den er, om den er i luften eller i lufttomt rom, og er derfor de eneste reaksjonsmotorene vi har som kan brukes til romferder.

Enhver forbrenning trenger jo luft, eller rettere oksygen, derfor har raketten medbrakt sitt eget oksydasjonsmiddel til bruk i lufttomt rom.

For å akselerere en masse bakover kreves en kraft som har en like stor foroverrettet motkraft (Newtons tredje lov). Rakettmotorene “skyver fra” mot (den lille) massen den selv akselerer bakover. Den massen den selv har tatt med i sine drivstofftanker.

Skyvkraften øker tilnærmet proporsjonalt med produktet av massestrøm (hvor mye masse som kastes bakover) og utstrømningshastighet (hvor fort massen kastes bakover).

(Alle tegninger er hentet fra NASA)

Les mer…

Rakettens historie hos NASA
Etterkrigstidens romfart fram til Apolloferdene
Norsk nettside om romfart