صاروخ روبرت جودارد: 100 عام منذ الرحلة الأولى

ثانيتان ونصف أعادت كتابة التاريخ

في 16 مارس 1926، في حقل مغطى بالثلج في مزرعة عمته في أوبورن بماساتشوستس، أشعل روبرت هوتشينز جودارد صاروخًا يعمل بـ liquid oxygen والبنزين، ورآه يرتفع في السماء الرمادية لفصل الشتاء، ويسافر 184 قدمًا على ارتفاع 41 قدمًا، وينخفض ​​في حقل ملفوف بعد 2.5 ثانية من الإطلاق. انتهت الرحلة قبل أن تبدأ تقريبًا. عواقبها لم تنته بعد.

بعد مائة عام، تظل رحلة جودارد لمدة 2.5 ثانية واحدة من أكثر العروض الهندسية تأثيرًا في التاريخ البشري - إثبات المفهوم بأن هندسة الصواريخ ذات الوقود السائل تعمل، وأن الرحلة المضبوطة خارج الغلاف الجوي قابلة للتحقيق، وأن مخترعًا منعزلًا بموارد محدودة والتشكيك المؤسسي يمكنه بناء أساس تكنولوجي يحمل في النهاية البشر إلى القمر والأدوات العلمية إلى الكواكب الخارجية.

يصل المئوية في وقت لم تكن فيه صناعة الصواريخ التي اخترعها جودارد أكثر نشاطًا. يطلق SpaceX أقمار Starlink عشرات في المرة. Blue Origin وشركات ناشئة متخصصة في الصواريخ على عدة قارات تبني مركبات جديدة. يعيد برنامج Artemis البشر نحو القمر. تتجه المهام إلى المريخ وحزام الكويكبات. الارتباط بين كل هذا واللحظة التي وقف فيها فيزيائي يبلغ من العمر 43 عامًا في حقل بماساتشوستس قبل قرن من الزمان وأشعل فتيلًا هو مباشر وموثق وعميق.

التجربة 16 مارس 1926

الصاروخ الذي أطلقه جودارد في صباح ذلك الشتاء لم يكن أنيقًا بمعايير ما تلاه. كانت خزانات الوقود الخاصة به و liquid oxygen في أسفل المركبة، مع combustion chamber والفوهة في الأعلى - ترتيب وضع كتلة المحرك الثقيلة فوق مركز الجاذبية، مما جعل الصاروخ غير مستقر بطبيعته بطريقة اعترف بها جودارد نفسه والتي صححت التصاميم اللاحقة بنقل المحرك إلى الأسفل. كانت المركبة بارتفاع 10 أقدام، وزنها 10 أرطال فارغة، وكانت قيد الإنشاء لسنوات.

تم اختيار مزيج الوقود من liquid oxygen والبنزين السائل لأسباب عملية: كان كلاهما يمكن الحصول عليه، والبنزين السائل يوفر المؤكسد اللازم للاحتراق في غياب الهواء الجوي، وكان البنزين يتمتع بكثافة طاقة كافية لمركبة توضيحية. أنظمة الضخ والتغذية التي صممها جودارد لتوصيل هذه الوقود إلى combustion chamber في ظل ظروف محكومة كانت من بين أهم مساهماته التقنية - إدارة تدفق السوائل cryogenic والقابلة للاشتعال بطريقة موثوقة وقابلة للتحكم كانت واحدة من مشاكل الهندسة الأساسية التي كان عليه حلها لجعل النظام يعمل على الإطلاق.

استمرت الرحلة نفسها بإيجاز لدرجة أن المراقبين كانوا قد يشككون في أهميتها. لكن دفتر جودارد نفسه من ذلك اليوم، المحفوظ الآن في Smithsonian، يسجله بدقة معتدلة لعالم: الوقت والوقود المستخدم والمدة والمسافة المقطوعة. كان يعرف ما يعنيه. كان قد أثبت أن الصواريخ ذات الوقود السائل يمكنها الطيران، وأنها يمكن أن تشتعل بشكل موثوق، وأن الإطار النظري الذي طوره على مدار سنوات من البحث كان صحيحًا فيزيائيًا.

الطريق الطويل لجودارد نحو هندسة الصواريخ

لم يصل روبرت جودارد إلى إطلاقه التاريخي غير مستعد. كان يفكر في الصواريخ منذ كان مراهقًا، مستوحى من فيلم H.G. Wells "War of the Worlds"، وبدأ التحقيق العلمي الجاد في دفع الصواريخ كطالب فيزياء وأستاذ لاحقًا في Clark University في وورسيستر بماساتشوستس. أثبتت أوراقه النظرية في عشرينيات القرن العشرين مبادئ أساسية لدفع الصواريخ - بما في ذلك الاقتراح الشهير لكن المثير للجدل بأن الصاروخ يمكن أن يسافر إلى القمر - والتي جذبت الاهتمام العلمي والسخرية العامة بالتساوي تقريبًا.

السخرية من افتتاحية New York Times في 1920، التي رفضت إمكانية صواريخ القمر بحجة خاطئة بأن الصواريخ تحتاج إلى هواء للدفع، آذت جودارد وعززت ميله نحو السرية الشديدة حول بحثه. عمل في عزلة كبيرة، وحصل على براءات اختراع اختراعاته قبل نشر النتائج، وشارك تقدمه بحذر مع المجتمع الصغير من الباحثين الذين أخذوا عمله على محمل الجد. النيويورك تايمز، لفضلها، نشرت تصحيحًا في يوليو 1969 - في اليوم التالي لإطلاق Apollo 11 نحو القمر.

استمر جودارد في تطوير صواريخ متطورة بشكل متزايد خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، وحقق ارتفاعات أعلى، وطور أنظمة guidance جيروسكوبية، وحل مشاكل الهندسة للرحلة المضبوطة واحدة تلو الأخرى. تلقى دعمًا حاسمًا من Charles Lindbergh وعالم الخير Daniel Guggenheim، مما سمح له بنقل عملياته إلى Roswell في New Mexico، حيث كان التضاريس المسطحة والسكان المتفرقون أكثر ملاءمة لاختبار المركبات الطموحة بشكل متزايد.

قرن من التقدم

من apogee جودارد البالغ 41 قدمًا في 1926 إلى International Space Station تدور على ارتفاع 250 ميلًا، إلى Voyager 1 الذي يسافر خارج heliopause في الفضاء النجمي، فإن المسافة التي قطعتها الصواريخ ذات الوقود السائل في قرن واحد ليست فقط مادية بل مفاهيمية أيضًا. تم تنفيذ الرؤية الأساسية لجودارد - أن الاحتراق الكيميائي المضبوط والمستدام يمكن أن ينتج thrust كافٍ للتغلب على جاذبية الأرض ودفع مركبة نحو سرعات الفضاء والهروب - بمقاييس لم يكن يتخيلها، بتطور متطور يستند إلى قرن من المعرفة الهندسية المتراكمة.

محرك الصاروخ ذو الوقود السائل الحديث، سواء كان RS-25 Space Shuttle Main Engine أو Merlin من SpaceX أو BE-4 الذي يدفع Vulcan Centaur، يعمل وفقًا لنفس المبادئ thermodynamic التي عمل عليها جودارد في حساباته قبل قرن من الزمان. الدفع والدفع النوعي والنسبة الكتلية وسرعة الثعباني - لم تتغير المعادلات. ما تغير هو قدرة الإنسان على تصنيع واختبار وتشغيل الأنظمة التي تحقق تلك المعادلات بمقاييس وموثوقية تجعل الوصول الروتيني إلى الفضاء ممكنًا بدلاً من بطولي.

إرث جودارد في عصر الفضاء الجديد

قد يفاجأ جودارد بالنهضة الحالية في تطوير الصواريخ - التي تدفعها شركات خاصة بطموحات تتراوح من أبراج الإنترنت الفضائية إلى استعمار المريخ - من حيث الحجم والسرعة ولكن ليس من حيث طبيعتها الأساسية. فهم منذ بداية حياته المهنية أن حد ما يمكن للصواريخ أن تفعله لم يكن محددًا بالفيزياء بل بالطموح الهندسي والموارد. امتدت طموحاته الخاصة إلى السفر بين الكواكب، موثقة في كتابات ظلت خاصة أثناء حياته لأنه خاف من السخرية التي حظيت بها اقتراحاته القمرية.

في ذكرى قرن من تلك الرحلة البالغة 2.5 ثانية في ماساتشوستس، تنطلق الصواريخ التي طورها جودارد كل أسبوع، حاملة الأدوات العلمية إلى أجسام بعيدة، وبناء البنية التحتية التجارية في المدار، وإحراز الخطوات الأولى لما قد يصبح حضارة متعددة الكواكب. الرقعة الملفوفة في أوبورن حيث هبطت مركبته الأولى الآن علامة تاريخية. المسار الذي حدده لا يزال يرتفع.

تستند هذه المقالة إلى تقارير Space.com. اقرأ المقالة الأصلية.