რაკეტების წინამორბედები
რაკეტების ისტორია ათასწლეულებს ითვლის. მიუხედავად იმისა, რომ თანამედროვე რაკეტებს არაფრით არ გავს, რაკეტის ადრეულ ნიმუშებად არქიტასისა და ალექსანდრიელი ჰერონის გამოგონებები ითვლება. ძვ.წ. 400 წელს არქიტასმა ააწყო ხის მტრედი – ორთქლის წნევით მოძრავი მარტივი მექანიზმი, რომელიც ფრენას ჰგავდა. დაახლოებით 300 წლის შემდეგ, ალექსანდრიელმა ჰერონმა მოიფიქრა მოწყობილობა, რომელსაც ეოლიპილი ეწოდებოდა: ეს ბრუნვადი მექანიზმი, რომელიც ორთქლის გამოყოფის ძალას იყენებდა, იყო ერთ-ერთი პირველი პროტოტიპი, რომელიც რაკეტის პრინციპს ეფუძნებოდა.
ზოგადად რაკეტის პირველი ნიმუშის გამოჩენის თარიღი გაურკვეველია, რადგან სხვადასხვა კულტურებში პერიოდულად ჩნდებოდა ისტორიული ჩანაწერები რაკეტის მსგავს მოწყობილობებზე. სავარაუდოდ ყველაფერი ჩინეთში დაიწყო, როდესაც ჩინელებმა რელიგიური დღესასწაულების აღსანიშნავად ფოიერვერკების გაშვება გადაწყვიტეს, ნატრიუმის ნიტრატის, გოგირდისა და ნახშირის კომბინაციით დენთი დაამზადეს და ბამბუკის მილებში მოათავსეს. ჩინელები სხვადასხვა ექსპერიმენტებს ატარებდნენ ამ მოწყობილობაზე, მაგალითად ისრებზე ამაგრებდნენ და მშვილდით ისროდნენ, თუმცა საბოლოოდ მიხვდნენ, რომ დენთის ნარევის მილებს თავისითაც შეეძლოთ “ფრენა”. ასე დაიბადა პირველი ნამდვილი რაკეტა მე-9-ე საუკუნეში, რომელსაც ცეცხლოვან ისრებს უწოდებდნენ. ცეცხლოვანი ისრები მყარი საწვავის მქონე რაკეტები იყვნენ (solid propellant rockets). მილის ერთი ბოლო დახურული იყო, ხოლო მეორე ბოლო ღია და დამაგრებული იყო გრძელ ჯოხზე. დენთის აალებისას სწრაფი წვა წარმოქმნიდა ცეცხლს, ბოლს და აირს, რომლებიც რაკეტის ღია ბოლოდან გამოდიოდნენ და წარმოქმნიდნენ ბიძგს (thrust). ჯოხი მოქმედებდა როგორც მარტივი მიმართულების სისტემა, რომელიც ხელს უწყობდა რაკეტის ერთი მიმართულებით ფრენას.
რაკეტები 10-19 საუკუნეებში
მომდევნო საუკუნეებში რაკეტები ჩინეთიდან ევროპაში გავრცელდა და ევროპულ ტექსტებში მოხსენიებულია იგივე დატვირთვით, როგორც ჩინეთში. რაკეტები გავრცელდა ინდოეთშიც, რომლებმაც მათი წარმოება ახალ დონეზე აიყვანეს და ომის იარაღად გამოიყენეს ბრიტანეთის წინააღმდეგ. მაისორული (ინდური) რაკეტები თავის დროზე მოწინავე ტექნოლოგიად მიიჩნეოდა და მნიშვნელოვანი გავლენა იქონია შემდეგში ბრიტანულ სამხედრო შეიარაღებაზე, რაც საბოლოოდ დაედო საფუძვლად თანამედროვე რაკეტული ტექნოლოგიების განვითარებას.
ბრიტანეთში სერ უილიამ კონგრეივმა გააუმჯობესა მაისორული რაკეტები, რომლებიც შემდგომ ნაპოლეონის დროინდელ ომებში იქნა გამოყენებული და საკმაოდ ცნობილი იყო 1812 წლამდე. ეს რაკეტები კონგრეივის რაკეტების სახელითაა ცნობილი.
ევროპაში რაკეტებზე სხვადასხვა ექსპერიმენტებს ატარებდნენ, მაგალითად ინგლისელმა ბერმა, როჯერ ბეიკონმა დენთის გაუმჯობესებული ფორმულა გამოიგონა, ხოლო გერმანელმა ფოიერვერკების ოსტატმა ბერნჰარდ შვარცმა ორფაზიანი რაკეტა შექმნა, რომელიც ორ ეტაპად ახორციელებდა ფრენას: პირველი საფეხური ემსახურებოდა სიმაღლეზე მისვლას, ხოლო მეორე – დამატებით სტიმულირებას. სწორედ ამ იდეას ეყრდნობა თანამედროვე რაკეტები. ამ დროისათვის რაკეტები მხოლოდ ფოიერვერკებისათვის და ომის იარაღად გამოიყენებოდა, თუმცა ლეგენდებში არსებობს ჩანაწერები ერთ ჩინელზე, რომელმაც რაკეტა ტრანსპორტად გამოიყენა: მან შექმნა სკამი, რომელზეც 47 ცეცხლოვანი ისარი იყო დამაგრებული, და რომლის ანთების შემდეგ იდეის ავტორი თავის სკამთან ერთად აღარავის უნახავს.
20 საუკუნე: კოსმოსური ერის დასაწყისი
რაკეტების მეცნიერებას, ისევე როგორც სხვა ბევრ რამეს, საფუძველი აიზეკ ნიუტონმა ჩაუყარა მოძრაობის სამი კანონის ფორმულირებით. ეს კანონები ხსნიან, როგორ მუშაობს რაკეტა ვაკუუმშიც კი. თუმცა ამის მიუხედავად 19-ე საუკუნემდე რაკეტები ისევ ომის იარაღად გამოიყენებოდა.
20 საუკუნის დასაწყისში ასტრონავტიკის მამად წოდებულმა რუსმა სკოლის მასწავლებელმა, კონსტანტინ ციოლკოვსკიმ იმ დროისათვის გიჟური იდეა წამოაყენა: რაკეტებით კოსმოსის კვლევა, რომელთათვისაც დენთის მაგივრად თხევადი საწვავის გამოყენება უფრო მართებულად მიიჩნია, რადგან თხევადი საწვავი უფრო დიდ მანძილებზე გადაადგილების საშუალებას იძლეოდა.
ჟიულ ვერნის წიგნით შთაგონებული ამერიკელი მეცნიერი, რობერტ გოდარდი კიდევ უფრო შორს წავიდა და თეორიების ნაცვლად პრაქტიკული ექსპერიმენტების ჩატარება დაიწყო უფრო დიდი სიმაღლეების მისაღწევად. გოდარდი სხვადასხვა მყარ საწვავს ტესტავდა რაკეტების სიჩქარის გასაზომად. მიუხედავად იმისა, რომ მყარი საწვავის მქონე რაკეტის აგება გაცილებით ადვილი იყო, იგი მალე დარწმუნდა, რომ თხევადი საწვავის გამოყენებაც ეფექტური იქნებოდა. ამიტომ მან ისტორიაში პირველი რაკეტა ააგო, რომელიც თხევად ჟანგბადსა და ბენზინზე მუშაობდა. რაკეტამ მხოლოდ 2.5 წამი იფრინა და 12 მეტრ სიმაღლეზე ავიდა, რაც იმდროინდელი სტანდარტებით საკმაოდ შთამბეჭდავი იყო. დროთა განმავლობაში გოდარდის რაკეტები ზომაში გაიზარდა და სულ უფრო მაღლა მიფრინავდა. გოდარდმა შექმნა გიროსკოპული კონტროლის სისტემა ფრენის სტაბილიზაციისთვის და დანერგა პარაშუტით დაშვების ტექნოლოგია, რის გამოც სამართლიანად არის აღიარებული თანამედროვე რაკეტების მეცნიერების მამად.
პირველი წიგნი კოსმოსში რაკეტებით მოგზაურობის შესახებ 1923 წელს გამოქვეყნდა, რომლის ავტორი რაკეტების მეცნიერების მესამე მამა, ჰერმან ობერტი იყო. ამ წიგნმა ბევრ მცირე ზომის რაკეტების ფანატიკოსთა კლუბებს ჩაუყარა საფუძველი მსოფლიოს მასშტაბით სადაც რაკეტების მოყვარული ნერდები იყრიდნენ თავს. ერთ ერთმა ასეთმა საზოგადოებამ “კოსმოსური მოგზაურობის საზოგადოება”, რომელიც გერმანიაში დაფუძნდა, V-2 ტიპის რაკეტის პროექტის განვითარებამდე მიგვიყვანა, რომელიც არისტოკრატს, ბარონ ვერნერ ფონ ბრაუნის სახელს უკავშირდება.
V-2, რომლის ნახვაც მიუნხენში, გერმანულ მუზეუმში შეგიძლიათ, თანამედროვე რაკეტებთან შედარებით უფრო მცირე ზომის იყო, თუმცა თხევადი ჟანგბადისა და ალკოჰოლის წვით ისეთ სიჩქარეებს აღწევდა, რომ ლონდონსა და ანტვერპენს შიშის ზარს სცემდა. ეს რაკეტა მასობრივი განადგურების იარაღად გადაიქცა მისი სიზუსტისა და სიძლიერის გამო. ჯამში მას 12 ათასამდე ადამიანი ემსხვერპლა იმ მონა ტყვეების ჩათვლით, რომლებსაც ამ პროექტზე მუშაობას აიძულებდნენ. WWII-ის დამთავრების შემდეგ, ამერიკამ, ბრიტანეთმა და საბჭოთა კავშირმა ბევრი გამოუყენებელი V-2 რაკეტა ჩაიგდეს ხელში. ამ პროექტზე მომუშავე მეცნიერების ნაწილი საბჭოთა კავშირში წავიდა, მეორე ნაწილი კი ვერნერ ფონ ბრაუნის ჩათვლით, ამერიკაში გადავიდა.
ცივი ომი და კოსმოსური რბოლა
ამერიკაც და საბჭოთა კავშირიც დიდ პოტენციალს ხედავდნენ რაკეტებში, როგორც ომის იარაღში. თუმცა ყველაფერი 20 საუკუნის 60-იან წლებში შეიცვალა, როდესაც საბჭოთა კავშირმა პირველი ხელოვნური თანამგზავრი, სახელად სპუტნიკი-1 გაუშვა დედამიწის ორბიტაზე, რამაც ორ ერს შორის კოსმოსური რბოლის დაწყებას ჩაუყარა საფუძველი. საბჭოთა კავშირი წლების განმავლობაში ინარჩუნებდა პირველობას, მათ სპუტნიკის გაშვებიდან რამდენიმე თვეში კიდევ ერთი თანამგზავრი გაუშვეს, რომელსაც ცუგა, სახელად ლაიკა მიყავდა. ლაიკამ 7 დღე იცოცხლა კოსმოსურ კაფსულაში, შემდეგ კი ჟანგბადი გამოელია.
ამის საპასუხოდ შეერთებულმა შტატებმა თავისი თანამგზავრი explorer I გაუშვა, შემდეგ კი 1958 წელს კოსმოსური სააგენტო დააარსა, რომელიც დღეს NASA-ს სახელითაა ცნობილი. NASA-ს მთავარი მიზანი იყო კოსმოსის კვლევები ადამიანების სასარგებლოდ.
ორივე ქვეყანას რამდენიმე წელი დასჭირდა იმისათვის, რომ კოსმოსში ადამიანებიც გაეშვათ. რუსი კოსმონავტი იური გაგარინი პირველი ადამიანი იყო, რომელიც კოსმოსში გაფრინდა 1962 წლის 12 აპრილს. ამერიკამ პასუხი დიდხანს არ დააყოვნა და კოსმოსში პირველი ასტრონავტი ალან შეპარდი გაუშვა სუბორბიტული ფრენისთვის. ეს პროექტი “მერკურის პროექტის” სახელითაა ცნობილი. მერკურის პროექტის მეორე წევრი, რომელმაც ორბიტას მიაღწია 1962 წელს, ასტრონავტი ჯონ გლენნი იყო. 1963 წელს კოსმოსში პირველი ქალი, ვალენტინა ტერეშკოვა გაფრინდა, ვოსტოკ 6-ით. 1965 წელს კი ასტრონავტმა ალექსეი ლეონოვმა “პირველი ნაბიჯი” გადადგა კოსმოსში ვოსხოდ-6 დან. სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერალი, არტურ კლარკი იმდენად აღფრთოვანებული იყო ამ კოსმონავტით, რომ თავის წიგნში, კოსმოსური ოდისეა 2010, კოსმოსურ ხომალდს ალექსეი ლეონოვი უწოდა.
ამის შემდეგ ამერიკის უწყვეტი აღმავლობა დაიწყო კოსმოსურ შეჯიბრში. ნასას მეორე პროექტს “ჯემინაი” ერქვა, რომლის კაფსულაშიც უკვე 2 ადამიანის მოთავსება შეიძლებოდა, რაც ასტრონავტების გუნდურ მუშაობას მოითხოვდა. ამ პროექტის უმთავრესი მიზანი იყო ტექნოლოგიების დახვეწა, საცდელი ფრენების ჩატარება და მთვარის მომავალი მისიისთვის მომზადება. “პროექტ ჯემინაის” ფარგლებში 10 წარმატებული მისია განხორციელდა, რომელთანც მნიშვნელოვანი სამეცნიერო და ტექნოლოგიური მიღწევები მოიტანეს, როგორიცაა ასტრონავტის პირველი space walk, კოსმოსში ხანგრძლივად ყოფნა, ასევე პირველი დოქინგი, როცა ორი კაფსულა ერთმანეთს შეუერთდა.
ნასას შემდგომი და ყველაზე მნიშვნელოვანი პროექტი “აპოლოს პროექტი” იყო, რომელმაც სამეცნიერო ფანტასტიკა რეალობად აქცია და პირველი ადამიანები დასვა მთვარეზე 1969 წლის 20 ივლისს. ჯამში აპოლოს პროექტში მთვარის 6 მისია განხორციელდა 1969-1972 წლებში. ამ პროექტისათვის იმ დროისთვის ყველაზე მძლავრი რაკეტა Saturn V შექმნეს, რომელიც სამი საფეხურისგან შედგებოდა.
საბჭოთა კავშირმა კი N-1 რაკეტების განვითარება დაიწყო მთვარის მისიებისათვის, თუმცა ეს პროგრამა საბოლოოდ ჩაიშალა სხვადასხვა გადაუჭრელი პრობლემების გამო.
ნასას შემდეგი პროგრამა კოსმოსური შატლი იყო, რომელიც 1981-2011 წლებში ფუნქციონიერებდა. შატლი რამდენიმე ნაწილისგან შედგებოდა. კოსმოსური ფრენების ისტორიაში პირველად გამოიყენეს მყარი საწვავის გვერდითი ბუსტერები, რომელიც საწვავის მთავარი რეზერვუარის ორივე მხარეს იყო დამაგრებული. თვად შატლს კი თხევად საწვავზე მომუშავე 3 ძრავი ქონდა. 1986 წელს სწორედ მყარი საწვავის გვერდითი ბუსტერების გამო აფეთქდა კოსმოსური შატლი “ჩელენჯერი” რომელმაც 7 ასტრონავტის სიცოცხლე შეიწირა.
საბჭოთა კავშირმა ასევე ააგო პირველი კოსმოსური სადგური “მირ”, სადაც ხანგრძლივი ექსპერიმენტებს ატარებდნენ. 1998 წელს NASA-მ და სხვა ერებმა დაიწყეს საერთაშორისო კოსმოსური სადგურის (ISS) მშენებლობა, რომელიც დღემდე ფუნქციონირებს და მრავალმხრივი სამეცნიერო კვლევების პლატფორმად იქცა.
თანამედროვე ერა
NASA-ს პროექტების გაჭიანურების გამო, ისეთმა ანტრეპრენერებმა, როგორებიც არიან ილონ მასკი, ჯეფ ბეზოსი, პიტერ ბეკი და რიჩარდ ბრანსონი, კოსმოსური ინოვაციების დაჩქარება გადაწყვიტეს და შექმნეს საკუთარი კომპანიები კოსმოსური ფრენების განვითარებისთვის. მათი მიზანი იყო არა მხოლოდ კვლევა, არამედ კომერციული ფრენებისა და ბიზნესის ხელშეწყობა.
SpaceX-მა, ილონ მასკის კომპანიამ, შექმნა მრავალჯერადი გამოყენების რაკეტები, რამაც კოსმოსური ფრენების ხარჯები მკვეთრად შეამცირა. კომპანიის მიერ შექმნილი Falcon 9 და Falcon Heavy რაკეტები ბაზარზე წარმატებით დაინერგა. რაკეტები ვერტიკალურად ეშვებიან ოკეანეში არსებულ დრონშიფზე, რაც მათი მრავალჯერადობის საშუალებას იძლევა. ახლა SpaceX ავითარებს ახალ, დიდი ტევადობის კოსმოსურ ხომალდს Starship–ს, რომელიც მარსსა და მთვარეზე მისიებისთვისაა განკუთვნილი.
Blue Origin–ი, ჯეფ ბეზოსის კომპანია, სუბორბიტულ ფრენებზე და კოსმოსურ ტურიზმზეა კონცენტრირებული. კომპანიამ უკვე გაგზავნა კოსმოსის ზღვარზე ასობით ადამიანი, რომელთა შორის იყო ცნობილი ვილიამ შატნერი, კაპიტანი კირკი “Star Trek”-დან, რაც კოსმოსური ტურიზმის პოპულარობას ზრდის. Virgin Galactic, რიჩარდ ბრანსონის კომპანია, ასევე ტურიზმზეა ფოკუსირებული, რაც თანდათან ტრენდული ხდება.
Rocket Lab და Firefly Aerospace ორი კომპანიაა, რომლებიც მცირე სატელიტების ორბიტაზე გადატანას უზრუნველყოფენ. Rocket Lab-მა შექმნა რაკეტა Electron და ამჟამად Neutron–ს ავითარებს, ხოლო Firefly აწარმოებს Alpha რაკეტას და გეგმავს Beta-ს განვითარებას, რაც NASA-ს პროექტებთან თანამშრომლობასაც მოიცავს.
Astra, რომელიც 2016 წელს დაარსდა, უზრუნველყოფს ბიუჯეტურ რაკეტებს მცირე სატელიტებისთვის და ხელს უწყობს დაბალბიუჯეტიანი სატელიტების განვითარებას.
კერძო სექტორის გააქტიურებამ და კონკურენციის ზრდამ კოსმოსური ფრენები უფრო ხელმისაწვდომი და ნაკლებად ხარჯიანი გახადა, რაც ახალ შესაძლებლობებს ქმნის მეცნიერებისთვის. მრავალჯერადი გამოყენების ბუსტერების იდეამ, რომელიც SpaceX-მა განავითარა, მნიშვნელოვნად გააიაფა ფრენები და მისცა ბიძგი კოსმოსური კვლევების განვითარებას.