로켓은 수세기 동안 중국 폭죽에서 인간을 화성으로 데려 갈 수있는 재사용 가능한 로켓에 이르기까지 역사를 형성 해 왔습니다. 로켓 런칭 기술은 수년에 걸쳐 극적으로 진화했으며, 지평선에서 더 스릴 넘치는 혁신.
로켓 발사 기술의 첫 번째 큰 도약은 고체 연료에서 액체 연료까지였습니다. 두 번째 큰 도약은 액체와 고체 연료를 모두 사용한 다단 발사 방법이었습니다. 다음으로 여러 번 발사 될 수있는 재사용 가능한 로켓의 발명이 나왔습니다. 앞으로 로켓 발사 기술은 인간을 태양계로 깊숙이 빠뜨리기 위해 흥미 진진한 새로운 모양을 필요로 할 수 있습니다.
로켓 런칭 기술의 진화는 항공 우주 공학이 얼마나 멀리 왔는지에 대한 증거입니다. Rocketry의 과거에 대한 이해는 다음으로 향하는 위치에 대한 힌트를 공개합니다.
화약 및 고체 연료
최초의 로켓 발사 기술은 서기 1100 년경 중국에서 개발되었습니다. 군인들은 화약을 곁들인 화살표를 화재로 장착 한 다음 활에서 발사했습니다. 견고한 추진제는 시끄럽고 불꽃을 일으켜 전투에서 놀랍고 흩어져 있습니다. 이 기간 후, 중국인은 나무 선반에서 발사 된 더 큰 로켓을 발명했습니다.
로켓이라는 단어는이 고대 무기에서 비롯되었으며“화살 화살표”에 대한 중국어 단어에 뿌리를두고 있습니다. 이 로켓의 비행 제어는 화살표에 깃털이 튀는 깃털로 구성되었습니다. 흥미롭게도, 현대 로켓은 여전히 화살표 모양의 모양을 특징으로하며 플레칭으로 완성됩니다.
수백 년 동안 전 세계의 과학자들은 중국의“화살 화살표”를 발전시키는 데 손을 대었습니다. 그러나이 기술 자체는 거의 혁신을 경험하지 못했습니다. 견고한 추진제는 엔터테인먼트뿐만 아니라 전쟁을 위해 로켓을 발사하는 데 사용되었습니다. 이 모든 것이 1926 년에 바뀌었다.
액체 연료 로켓 발사
수세기 동안 화약 및 기타 견고한 추진제는 로켓을 발사하는 유일한 방법이었습니다. 견고한 추진제는 전장과 같은 짧은 거리에있는 로켓을 발사하거나 불꽃 놀이 전시를 위해 하늘로 올라가는 데 괜찮 았습니다. 그러나 우주 탐사에 대한 꿈이 현실이되기 위해서는 로켓 런칭 기술이 진화해야합니다.
Goddard는 역사를 바꿉니다
1926 년 3 월 16 일 매사추세츠 주 오번에서 로버트 고다드 (Robert Goddard)라는 젊은 과학자는 거의 생각할 수없는 일을했습니다. 그는 최초의 액체 연료 로켓을 발사했습니다. 이 새로운 로켓 발사 기술은 산소와 가솔린의 조합을 사용했습니다. 이 추진제는 로켓의 금속 파이프 골격을 통해 전달되었습니다. Goddard는 액체 연료가 질량이 적은 에너지를 더 많이 제공하고 고체 추진제보다 더 큰 가속도를 생성한다는 것을 깨달았습니다. 그의 이론은 옳았다.
Goddard의 로켓은 시간당 60 마일로 최대를 얻었으며, 그 당시 평균 고체 연료 로켓보다 훨씬 빠릅니다. 이것은 액체 추진 로켓 발사가 가능할뿐만 아니라 미래라는 것을 증명했다. 오늘날 Robert Goddard는 Modern Rocketry의 아버지로 여겨집니다. 1945 년 사망 당시 Goddard는 200 명 이상의 특허를 Rocketry에서 개최했으며 6 개의 고도 기록을 깨뜨 렸습니다.
2 차 세계 대전 전환점
1942 년, 제 2 차 세계 대전을 배경으로 한 발명은 역사의 과정을 바꿨습니다 :V2 로켓. 유명한 Wernher von Braun이 이끄는 독일 과학자 팀은 V2를 나치 군대의 무기로 설계했습니다. 독일군은 2 차 세계 대전 중에 수천 개의 로켓을 발사하여 파리, 벨기에 및 영국을 포함한 유럽 전역의 대상을 파괴했습니다.
V2의 치명적인 목적에도 불구하고,“우주 시대를 시작한”로켓으로 간주됩니다. V2는 이전에 본 것과는 달리 범위와 페이로드 용량을 가졌습니다. 지구 표면 위로 최대 50 마일 (80km)을 이동할 수 있으며 최초의 진정한 우주 로켓으로 간주됩니다.
V2는 약 4 층 높이로 산소와 에탄올의 조합에 의해 추진되었습니다. 액체 연료의 혁신적인 이점 중 하나 인 제어를 활용했습니다. 액체 추진은 고체 추진제와 달리 비행 중에 로켓의 궤적을 조정할 수 있도록합니다. V2의 자동화 된 온보드 안내 컴퓨터를 사용하면이 추진 시스템을 통해 로켓을 어디서나 출시하여 모든 목적지에 도달 할 수있었습니다.
다단계 발사 및 견고한 연료로의 복귀
제 2 차 세계 대전에서 동맹국이 승리 한 후, 미국과 소비에트 연방은 독일의 유명한 로켓 과학자들을 많이 모집했다. 그중에는 Wernher von Braun과 Sergei Korolev가 있었는데, 둘 다 V2 로켓에서 일했습니다. Korolev는 소비에트 연방으로 갔고 Von Braun은 미국 우주 프로그램을 찾는 데 도움을주었습니다.
아폴로 발사 시스템
역사 전반에 걸쳐 로트 메 트리가 직면 한 주요 과제 중 하나는 미사입니다. 물체가 무거울수록 발사가 더 많이 필요하지만 연료 자체는 로켓에 더 많은 질량을 더합니다. 이 문제를 해결하기 위해 NASA는 다단계의 액체 추진 로켓을 개발했습니다. 이 런칭 기술은 달 임무가 가능한 이유입니다.
토성 V 로켓은 아폴로 임무를 시작했습니다. 이 3 단계 로켓은 세 가지 다른 액체 연료 구성을 사용했으며 각 단계의 연료 탱크는 소비 할 수있었습니다. 이를 통해 로켓은 시간이 지남에 따라 질량을 잃을 수 있었으며, 고도가 증가함에 따라 더 효율적입니다. 첫 번째 단계는 5 개의 F-1 엔진을 사용했으며, 이는 지금까지 발명 된 가장 강력한 단일 노즐 액체 연료 로켓 엔진으로 남아 있습니다.
F-1은 산소와 등유의 액체 조합을 사용 하였다. F-1 엔진 위에는 수소와 산소를 사용한 5 개의 J-2 엔진을 포함하는 2 단계가있었습니다. 마지막으로, 단일 J-2 엔진을 포함하는 세 번째 단계는 액체 수소 및 액체 산소를 사용하여 두 번째 단계에서 제조되었습니다.
우주 왕복선의 상승과 하락
아폴로 임무 후 NASA는 새로운 로켓 발사 시스템 인 우주 왕복선으로 전환했습니다. 우주 왕복선은 달에 도달하지 못했지만 우주 왕복선은 항공 우주 진화의 중요한 부분으로 남아 60 년대의 발사 기술과 오늘날의 다리를 형성합니다.
20 세기에 개발 된 대부분의 로켓과 달리 우주 왕복선은 두 개의 부스터에 고체 연료 엔진을 사용했습니다. Orbiter의 3 개의 주요 엔진은 액체 연료가 발생했습니다. NASA는 고체 연료 엔진이 더 안전하고 덜 복잡하며 저렴하기 때문에 사용하기로 결정했습니다. 그러나 1986 년 챌린저 재난 이후 NASA는 안전성과 안정성을 향상시키기 위해 SLB (Solid Rocket Boosters)를 재 설계하기 위해 3 억 달러를 투자했습니다.
두 SRB는 대부분의 우주 왕복선의 리프트 오프 추력을 제공했습니다. 그 후, 액체 연료 탱크는 로켓 발사의 나머지 기간 동안 3 개의 주요 엔진을 공급했습니다. 두 가지 끔찍한 사고에도 불구하고 우주 왕복선은 로켓 발사 기술에서 중요한 발전이었습니다. 재사용 가능한 부스터와 궤도로 21 세기 로켓의 무대를 설정했습니다.
현대 우주 비행 :재사용 가능한 로켓
오늘날 개인 우주 비행 기업은 미국 기반 SpaceX가 이끄는 로켓 런칭 기술에서 혁신을 주도하고 있습니다. Elon Musk가 설립 한 SpaceX는 세계 최초의 궤도 클래스 재사용 가능한 로켓을 발명함으로써 항공 우주 산업을 영원히 바꿨습니다. 발사 후 SpaceX의 부스터는 랜딩 패드로 자율적으로 돌아갑니다. 거기에서 그들은 다른 비행기를 위해 회수하고 급유합니다.
SpaceX는 2015 년 12 월 21 일 궤도 출시 중에 Falcon 9 부스터 중 하나를 성공적으로 착륙했을 때 로켓 발사 역사를 만들었습니다. Falcon 9는 NASA가 사용하는 주요 궤도 로켓이되었습니다. 그것은 심지어 Dragon Capsule에있는 국제 우주 정거장에 우주 비행사를 운반합니다. Falcon 9의 첫 번째 단계는 액체 산소 및 로켓 등급 등유에 의해 연료를 공급하는 9 개의 Merlin 엔진 클러스터를 사용합니다. 페이로드를 궤도로 발사하는 두 번째 단계는 단일 Merlin 진공 엔진을 사용합니다.
재사용 가능한 로켓은 우주 비행의 미래에 중요합니다. 로켓의 가장 비싼 부분을 재사용 할 수있을 때 런칭은 훨씬 저렴하고 낭비됩니다. 이를 통해 페이로드에 더 접근 할 수 있고 더 많은 사람들에게 공간의 문을 열어줍니다.
화성을 목표로하는
많은 실패에도 불구하고 SpaceX는 재사용 가능한 런칭 기술을 마스터했습니다. 더 큰 규모로 SpaceFlight Company는 달과 화성으로 인간 승무원을 출시 할 수있는 재사용 가능한 로켓을 만들 계획입니다. SpaceX의 차세대 재사용 가능한 발사 시스템 인“Starship”은 지금까지 개발 된 가장 강력한 발사 차량이 될 것입니다.
SpaceX는 SpaceX의 메탄 연료 랩터 엔진을 사용하여 우주선의 프로토 타입을 테스트하고 있습니다. 이것은 메탄이 대기에 축적되기보다는 자연적으로 메탄을 캡처하여 생성되는 재생 가능한 연료 일 수 있기 때문에 주목하는 주요 기능입니다. 메탄은 또한 다른 액체 연료에 대한 비용 및 성능 혜택을 제공하여 다른 개인 우주 비행 회사도이를 채택하도록 이끌었습니다. 우주선이 완전히 운영되면 SpaceX는 각각 1,000 번까지 비행 할 계획입니다.
로켓 발사의 미래
Robert Goddard가 현대 우주 비행을 시작한 이후 로켓 런칭 기술은 먼 길을 왔습니다. SpaceX와 같은 최첨단 우주 비행 회사가 우주로가는 길을 이끌고 있기 때문에 많은 사람들이 로켓 기술이 무엇인지 궁금해하고 있습니다.
2021 년에 최초의 모든 시빌 리안 승무원은 SpaceX의 드래곤 캡슐에서 궤도를 궤도에 올렸습니다. 향후 10 년 안에 민간인 승무원은 달을 공전 할 수있었습니다. 향후 20 년 안에 인간이 마침내 화성을 걸을 수있을 것입니다.
이러한 발전은 수세기에 걸쳐 로켓 발사 시스템의 오랜 진화로 인해 가능합니다. 길을 따라 세계는 핵 추진과 가벼운 추진조차도 스타들에게 인류를 발사하는 것을 볼 수 있습니다.
