Первая ракета на жидком топливе: уникальная идея Роберта Годдарда, над которой смеялись ученые

В начале XX века ученые заинтересовались созданием жидких ракетных двигателей. Воплотить эту идею в жизнь удалось американскому изобретателю Роберту Годдарду в 1926 году.

Об использовании вместо топлива жидких водорода и кислорода еще в 1903 году заговорил один из основателей ракетостроения и современной космонавтики, советский ученый польского происхождения Константин Циолковский. Однако первый рабочий двигатель, который работал на таком топливе, удалось создать лишь через 23 года.

Несмотря на то, что Роберту Годдарду, который создал такую ​​ракету, пришлось столкнуться с трудностями и даже насмешками над его работой, впоследствии он прославился на весь мир.

Образование

В 1911 Годдард получает степень кандидата физических наук

В 1904 году Годдард стал студентом Политехнического института в родном городе. Ему легко давалась учеба, хотя проблемы со здоровьем часто препятствовали его образованию. Уже через 4 года Роберт получил диплом бакалавра в области физики, а в 1910 году – диплом магистра. Еще через год он стал кандидатом физически наук, что позволило максимально приблизиться к научной деятельности и изобретениям.

Уже в 1914 году Годдард, учась и работая в Принстонском университете, получил два серьезных патента для развития собственных разработок: на многоступенчатую ракету на твердом и жидком топливе. С этого момента ученый полностью посвятил свою жизнь разработкам ракет, постоянному усовершенствованию системы двигателей.

Содержание

[править] Происхождение

Существуют разногласия по поводу происхождения учёного. Так, Английская Википедия отмечает, что семья Годдардов происходит из Англии и известна с 1600-х годов. Также там сообщается, что учёный принадлежал к Епископальной церкви [1] .

Однако, во многих источниках он причисляет к евреям [2] [3] [4] [5] .

Возможно, мнение о еврейских корнях ошибочно и основано на том, что фамилия созвучная Годарду имеется и у ашкеназов.

Но возможно, что у учёного были какие-то еврейские предки, например мать. Если учесть сильное смешение евреев с прочими американцами такое теоритически вполне возможно, однако, в перечисленных выше источников, в которых он причисляется к евреям, нет никаких указаний, кто из его предков был евреем, и каков первоисточник данной информации.

[править] Учёба

В 1908 получил степень бакалавра в Вустерском политехническом институте.

Затем учился на физическом факультете Университета Кларка, получив степени магистра (1910) и доктора (1911).

[править] Карьера

В 1911 в Университете Кларка изучал воздействие радиоволн на изоляторы. В попытках получить из радиоволны электрический ток, изобрёл вакуумный выпрямитель.

В 1914 зарегистрировал пару важных патента в ракетотехнике:

Первый, U.S. Patent 1 102 653 описывал многоступенчатую ракету. Второй, U.S. Patent 1 103 503 описывал ракету работающую на бензине и жидком оксиде азота.

С 1914 конструировал ракетные двигатели при поддержке Смитсоновского общества.

С 1919 опубликовал несколько трудов возможности полёта на Луну.

16 марта 1926 запустил свою 1-ю ракету на жидком топливе в Оберне, штат Массачусетс:

Ракета под названием «Нелл» размером с человеческую руку в течение 2,5 с взлетела на высоту около 12 м. Это событие стало важной демонстрацией возможностей жидкостных ракетных двигателей.

Как отмечает Википедия, еврейский финансовый клан Гуггенхаймов оказал меценатскую поддержку работам учёного:

Весной 1930 промышленный магнат Дэниэл Гуггенхайм согласился предоставить финансирование Годдарду в ближайшие четыре года на сумму 100 000 долларов. Семья Гуггенхаймов, в особенности его сын Гарри Фрэнк Гуггенхайм, поддерживали работу Годдарда в последующие годы.

Получив тем самым необходимые денежные средства, летом 1930 переехал в Розуэлл, штат Нью-Мексико. К сентябрю 1931 его ракеты получили знакомый вид гладкой оболочки с плавниками. Занялся изучением возможности применения гироскопа в системе управления ракетой и в апреле 1932 осуществил лётные испытания системы с гироскопическим управлением. Тест показал принципиальную работоспособность гироскопического узла.

Позднее трудился над серией ракет A длиной от 4 до 4,5 м, работающих на бензине и жидком O под давлением N. Гироскопическая система управления находилась в средней части ракеты, между топливными баками. Википедия пишет:

В ракете A-4, запущенной 8 марта 1935 года, была использована более простая маятниковая система управления, ибо гироскопическая система всё ещё нуждалась в доработке. A-4 поднялся на 1000 футов, затем повернулся по ветру и, как писал сам Годдард, «взревел, спускаясь над прерией со скоростью звука». Снабжённая гироскопической системой управления А-5 28 марта 1935 года поднялась до 4800 футов, затем свернула на горизонтальную траекторию, пролетела 13000 футов и достигла максимальной скорости 550 миль в час.

В 1936–1939 начал работу над ракетами серий K и L, которые стали значительно массивние предыдущих и предназначались для достижения гораздо больших высот:

Серия K состояла из стендовых испытаний мощного двигателя, достигшего тяги в 624 фунта в феврале 1936 года, но эту работу преследовали проблемы с прожиганием камеры, которое так и не удалось устранить. Поэтому Годдард был вынужден вернуться к менее массивным образцам, экспериментируя с соплами и камерами сгорания. В ноябре 1936 года он запустил L-7 – первую в мире ракету с несколькими (четырьмя) камерами сгорания. Ракета достигла высоты 200 футов и показала принципиальную возможность использования подобных решений. Запущенная 26 марта 1937 ракета L-13 достигла высоты 2,7 километра, что стало рекордом высоты для всех ракет Годдарда.

Его последующие эксперименты связаны с применением турбонасосов. Так как в ту эпоху промышленные образцы насосов такого плана отсутствовали, его команда с сентября 1938 по июнь 1940 разрабатывала и испытывала миниатюрные турбонасосы и газогенераторы для работы турбин. Успех данных разработок позволил продолжить работу над ракетами серии P, в которой использовались турбонасосы, работавшие на тех же топливах, что и основной двигатель ракеты. Насосы позволяли обеспечить большее давление топлива, что хорошо влияло на мощность двигателя, и избавляло конструкцию ракеты от бака с вытесняющим N. 2 запуска окончились, тем не менее, авариями на высотах порядка сотен футов, однако турбонасосы работали надёжно.

С 1938 военные сильнее интересовались его работой, а после атаки на Перл-Харбор данный интерес перешёл в практическую плоскость.

В начале 1942 ВМС США привлёк учёного к работам на Инженерной экспериментальной станции в Аннаполисе, штат Мэриленд:

Еще в Розуэлле и до вступления в силу контракта ВМФ Годдард начал разработку двигателя переменной тяги, который мог бы быть использован в качестве вспомогательного ускорителя на популярном в то время гидросамолёте PBY. К маю 1942 года у него был образец, который мог отвечать требованиям флота и запускать тяжеловесный самолет с короткой взлетно-посадочной полосы. В феврале он получил часть PBY с пулевыми отверстиями, очевидно, приобретенными во время атаки на Перл-Харбор. Годдард написал Дэниэлу Гуггенхайму: «никакие мысли не приносят мне большего удовлетворение, чем мой вклад в неизбежное возмездие». К августу его двигатель вырабатывал 800 фунтов тяги в течение 20 секунд. После шести циклов испытаний, когда все найденные проблемы были устранены, гидросамолёт PBY поднялся в воздух. Пилот совершил посадку и приготовился к повторному старту. Годдард хотел проверить состояние реактивного аппарата, но радиосвязь с PBY не работала. На седьмой попытке двигатель загорелся. Самолёт был на высоте 150 футов, когда полёт пришлось прекратить. Поскольку в последний момент перед запуском Годдард установил систему безопасности, не было взрыва и никто не погиб. В результате военные выбрали в качестве JATO более безопасные твердотопливные двигатели.

Автор идеи реактивного гранатомёта: первые американские модели гранатомётов «Базука» были созданы на основе работ Годдарда.