2,5 sekundy, które zmieniły historię. 100 lat temu przeprowadzono pierwszy udany test rakiety na paliwo ciekłe

Był zimny, marcowy dzień. Na polach w Massachusetts wciąż zalegał śnieg. Na pustym pastwisku dla krów na farmie ciotki Effie w Auburn stanęła dziwna metalowa konstrukcja. Miała nieco ponad trzy metry wysokości, a główny powód jej wybudowania ginął pośród cienkich metalowych rurek.

Niemal dokładnie 100 lat temu, 16 marca 1926 roku, równo o godzinie 14.30 czasu lokalnego, nieświadomy dalekosiężnych konsekwencji swoich badań, Robert Hutchings Goddard wystrzelił pierwszą na świecie rakietę na paliwo ciekłe. Wzniosła się w górę na zaledwie 12 metrów i przeleciała jedynie 56, mimo to był to przełomowy moment w historii lotów kosmicznych.

Ten szalony człowiek, który nie zna fizyki

Rakieta Goddarda miała bardzo prostą konstrukcję. Paliwem była benzyna, a utleniaczem ciekły tlen (LOX). Wcześniej urodzony w 1882 roku Goddard eksperymentował m.in. z prochem. Pierwsze eksperymenty z rakietami prochowymi prowadził na Clark University, gdzie zdobył tytuł magistra, a następnie doktora. Pierwszą taką rakietę wystrzelił w 1915 roku, finansując eksperyment z własnych pieniędzy. Z czasem otrzymał wsparcie finansowe między innymi od Smithsonian Institution oraz Clark University, a jego prace opublikowano w 1919 roku.

Jednym z jego najważniejszych pomysłów w badaniach nad rakietami na paliwo ciekłe było wykorzystanie bardzo zimnego ciekłego tlenu do chłodzenia komory spalania rakiety podczas opuszczania zbiornika paliwa.

Goddard był w swoich czasach traktowany przez gazety jak dziwak. „The New York Times” zarzucał mu wręcz brak znajomości fizyki. Napisano wtedy:

„Ten profesor Goddard, ze swoją katedrą w Clark College i poparciem Smithsonian Institution, nie zna relacji między akcją a reakcją; ani potrzeby posiadania czegoś lepszego niż próżnia, wobec czego można by reagować – powiedzieć to byłoby absurdalne. Oczywiście wygląda na to, że brakuje mu wiedzy, którą codziennie wykłada się w szkołach średnich”.

„The Times” ostatecznie odwołał ten komentarz 16 lipca 1969 roku – w dniu, w którym Armstrong, Aldrin i Collins wyruszyli w drogę na Księżyc w rakiecie wywodzącej się z koncepcji Goddarda.

Wszystko w rękach żony

Przy przełomowym starcie obecni byli:

• Henry Sachs (asystent i szef zespołu technicznego),
• Esther Goddard (żona wynalazcy),
• Percy Roope (profesor fizyki z Clark University).

To właśnie Esther zawdzięczamy rozpropagowanie badań i koncepcji Roberta Goddarda. Przez dziesięciolecia – nawet po śmierci męża – prowadziła dokumentację, gasiła pożary powstałe podczas startów rakiet oraz pilnowała składania licznych wniosków patentowych.

Esther Goddard:

• rozszyfrowywała notatki męża;
• fotografowała eksperymenty;
• gasiła pożary powstające po startach;
• prowadziła księgi rachunkowe;
• szyła spadochrony do rakiet.

Większość zdjęć dokumentujących prace Goddarda wykonała właśnie ona.

Po śmierci męża aktywnie dbała o jego dorobek. W czasach powojennych uwagę świata przyciągali głównie niemieccy naukowcy rakietowi z Wernherem von Braunem na czele, więc Esther pilnowała, aby wkład Goddarda nie został zapomniany.

Przekazała ponad 60 przedmiotów do Smithsonian Institution, uporządkowała jego dokumenty i zgłosiła wiele patentów pośmiertnych. Z 214 patentów związanych z Goddardem aż 131 uzyskano po jego śmierci dzięki jej staraniom.

Historycy podkreślają dziś, że wspominanie Esther pomaga przeciwdziałać tzw. „efektowi Matyldy” – zjawisku polegającemu na pomijaniu wkładu kobiet w historii nauki.

Z inspiracji science fiction

Sam Goddard, choć traktowany bardziej jak dziwak niż wizjoner, otrzymał wsparcie finansowe od lotnika Charlesa Lindbergha, rodziny Guggenheimów oraz amerykańskiej armii. Przeniósł się także do Roswell w stanie Nowy Meksyk, gdzie w latach 30. było niewiele mieszkańców, co sprzyjało testom rakiet.

Swoje pomysł Goddard czerpał z literatury science fiction, ale analizował je w sposób naukowy. Już w 1908 roku odrzucił wiele koncepcji startu rakiet – między innymi napęd magnetyczny, atomowy czy wystrzelenie z działa. Pomysł działa był szczególnie znany z powieści Jules’a Verne’a „Z Ziemi na Księżyc”, ale Goddard wykazał, że przeciążenia byłyby zabójcze dla astronautów.

Głównymi osiągnięciami Goddarda są:

Badania nad stabilnością rakiet

W pierwszej rakiecie na paliwo ciekłe silnik znajdował się nad zbiornikami paliwa, bo Goddard uważał, że poprawi to stabilność. Po testach przeniósł jednak silnik pod zbiorniki, a stabilność zapewnił dzięki ruchomym łopatkom w strumieniu spalin i żyroskopom.

Koncepcja rakiet wielostopniowych

Goddard badał także pomysł rakiet wielostopniowych. Polegał on na odrzucaniu pustych zbiorników paliwa podczas lotu, co zmniejszało masę rakiety i pozwalało jej osiągać większą wysokość.

Chłodzenie silników

Komory spalania rakiet często się przegrzewały i topiły. Goddard opracował dwie metody chłodzenia:

• chłodzenie kurtynowe (film cooling) – paliwo było rozpylane po wewnętrznych ścianach komory, tworząc warstwę ochronną
• chłodzenie regeneracyjne – paliwo przepływało przez kanały w ścianach komory przed spaleniem, jednocześnie chłodząc silnik i podgrzewając paliwo

Ponadto:

• udowodnił w 1916 roku, że rakiety mogą działać w próżni,
• w 1929 roku wystrzelił pierwszą rakietę z ładunkiem naukowym,
• rozwijał systemy sterowania i naprowadzania,
• eksperymentował z pompami paliwa będącymi poprzednikami dzisiejszych turbopomp rakietowych.

Na Księżyc i z powrotem

Dziś Robert Goddard jest powszechnie uznawany za jednego z twórców nowoczesnej astronautyki, obok Hermanna Obertha w Niemczech i Konstantina Ciołkowskiego w Rosji. Jego imię nosi Centrum Lotów Kosmicznych NASA.

Symboliczne znaczenie miał fakt, że Buzz Aldrin, drugi człowiek na Księżycu, zabrał ze sobą autobiografię Goddarda podczas misji Apollo 11 w 1969 roku.

Źródło: Space

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.