Historie
Zanedlouho byly rakety využity k vojenským účelům. Byly to šípy do luku nebo samostřílu vybavené malou vrtulí a nacpané prachem. Jejich exploze vyvolávaly paniku mezi koňmi nepřátelských vojsk. V roce 1232 je Číňané použili v boji s Mongoly při obléhání Pekingu a okolo patnáctého století zdokonalili jejich vypouštění. Okolo roku 1300 se díky Arabům dostaly rakety do Evropy. Vývoj válečných raket pokračoval dál. Existují zmínky o jejich nasazení v Itálii v roce 1379 během obléhání města Chioggia. V osmnáctém století byly nasazeny v bojích mezi Indy a Angličany.
Za celou dobu konstrukce různých raket se však nikomu nepodařilo využít je k létání. Jedinou výjimkou byl okolo roku 1500 čínský mandarín Wan Chu. Prý se chtěl vznést do vzduchu pomocí kluzáku poháněného sedmačtyřiceti raketami naplněnými střelným prachem. Při startu však došlo k výbuchu a odvážný letec zahynul. Teprve v roce 1903 zveřejnil ruský učitel aritmetiky Konstantin Ciolkovskij studii Výzkum vesmíru reaktivními přístroji, kde zdůvodnil možnost použití raket při letech do vesmíru, ale také navrhoval použít jako palivo kapalný vodík a kyslík, vynalezl vícestupňovou raketu. Již v roce 1898 Ciolkovskij popsal pomocí rovnic zákon pohybu raket. Jako první pochopil, že konečná rychlost rakety závisí na rychlosti výfuku spalovaných plynů.
Konstantin Ciolkovskij a Robert Goddard.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Praktickou konstrukcí raket se zabýval americký vědec Robert Goddard. Už od malička snil o tom, že vyšle raketu do vesmíru, a tomuto cíli zasvětil celý svůj život. Od roku 1915 konstruoval jednu raketu za druhou a na farmě v Auburnu v Massachusetts je testoval. V jeho nejúspěšnějším období odtud startovala raketa každých 19 dnů. Godard roku 1919 přišel s myšlenkou, že by rakety mohly vynášet do stratosféry vědecké přístroje, dokonce by mohly dolétnout i k Měsíci. Nedal se odradit skepticismem a posměchem svých kolegů a 16. března 1926 provedl praktické pokusy s raketou poháněnou kapalným palivem. Byla dlouhá necelého půl metru a vážila přes 4,5 kilogramu. Pohybovala se rychlostí 96 km/h, dosáhla výšky 17 metrů a dopadla necelých šedesát metrů od místa startu. To byl však jen začátek. Se silou raket rychle rostla i výška letu. V roce 1929 to bylo 52 metrů a v roce 1930 již celých 600 metrů. To už byl Goddard známý i na veřejnosti a tisk mu věnoval čím dál více pozornosti. Ne vždy to ale byla pozornost, o kterou by mohl vynálezce stát. V mnohých případech musel snášet i posměšky novinářů. Například roku 1929, kdy mu jedna z testovaných raket explodovala na zemi, se v novinách objevil ironický titulek: “Lunární raketa míjí svůj cíl o 384 000 km“. V létě roku 1948 Goddard v Baltimore zemřel, aniž by sestrojil raketu, která by dolétla až do vesmíru. Zanechal po sobě několik vědeckých prací a 214 patentů.
V Evropě vzlétla první kapalinová raketa v roce 1931. Poháněl ji kapalný metan a kyslík a dosáhla výšky 300 metrů. Jejím tvůrcem byl Němec Johannes Winkler.
Dalším průkopníkem v raketové technice byl francouzský pilot Robert Pelterie. Byl to velice zámožný muž, který veškeré své peníze investoval do pokusů s letadly a raketami. Pelterie byl jednou z největších postav aviatiky. Byl to právě on, kdo vynalezl hvězdicový motor a směrovou páku letadla. K výzkumu raket přešel v roce 1930. Krátce poté vydal dvojdílnou knihu Astronautika (bylo to mimochodem první použití tohoto slova), v níž vysvětluje fungování navigačního systému. Jedná se o systém na bázi gyroskopu, který hlídá sklon rakety a akcelerometru, jenž měří zrychlení rakety. V podstatě jde o počítač, který kontroluje dráhu rakety. K uskutečnění Pelterieových myšlenek došlo až po druhé světové válce, kdy se začaly rozvíjet elektronické počítače.
Po skončení první světové války a následných omezeních ve výzbroji se německá armáda začala zajímat o využití nových zbraní, tedy i raket. Německý fyzik Hermann Oberth v roce 1923 zveřejnil pod názvem Raketou do meziplanetárních prostorů matematicky úplný popis raketových letů. Oberth v něm do nejmenších podrobností popsal jednotlivé díly rakety. První stupeň měl mít motor na alkohol, druhý na vodík a tekutý kyslík. Oberth po sobě zanechal přes sto objevů a technických řešení.
Hermann Oberth a Werner von Braun.
Zdroj: NASA. Public domain.
Ty posloužily Oberthovu studentovi Werneru von Braunovi na počátku 30. let k další práci. V roce 1934, kdy mu bylo teprve 22 let, se mu ve spolupráci s osmdesáti-členným týmem podařilo vypustit raketu o hmotnosti 150 kg, vybavenou gyroskopickým systémem řízení a motorem na tekuté palivo, která dosáhla výšky větší než 2500 metrů. To byl ale teprve začátek jeho kariéry.
V roce 1936 se stal technickým ředitelem letecké základny v Peenemünde, ze které se o rok později stala raketová experimentální základna. Velké množství prostředků se do tohoto výzkumu investovalo teprve s nástupem nacistů. V Peenemünde byly pod vedením Wernera von Brauna vyvinuty známé V2, první balistické rakety s dlouhým doletem. První V2 o hmotnosti 13 tun (Vergeltungswaffen 2, "Zbraně odplaty") byla vypuštěna 3. října 1942, doletěla 190 km daleko. O dva roky později už německá armáda bombardovala svými V2 Anglii, Belgii a Francii. Mimo dosah protivzdušné obrany tyto střely překonávaly rychlost mach 4 a dokázaly doletět do vzdálenosti více než 350 km a výšky 80 km. Byla to raketa čtrnáct metrů dlouhá a mohla nést více než sedm set kilogramů zátěže (výbušniny). Kdyby válka včas neskončila a němečtí vědci měli dostatek času na dokončení své práce (připravovali raketu V10, která měla doletět až do Ameriky), možná by Hitler válku vyhrál. Samotný von Braun byl z válečného využití raket nešťastný.
Start rakety V2 v létě 1943 ze zařízení v Peenemünde.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Bundesarchiv, Bild 141-1880/CC-BY-SA. Under Creative Commons.
Teorie
Mezi země, které vyslaly do vesmíru raketu, tedy do Vesmírného klubu, v současné době patří více než deset členů. Např. v roce 2012 startovalo k nebi 16 druhů raketových nosičů. Podrobněji se podíváme jen na ty nejzajímavější.
Nejznámější ruská raketa Sojuz 1 startovala 23. dubna 1967 s kosmonautem Vladimirem Komarovem na palubě. Startu předcházely tři neúspěšné bezpilotní pokusy a řada technických problémů, které se nevyhly ani letu Sojuzu 1. Při přistávání se kabině s Komarovem neotevřel hlavní přistávací padák a záložnímu se zamotaly šňůry. Komarov tvrdý dopad nepřežil. Rakety Sojuz létá od roku 1978 také v nákladní variantě pod názvem Progress. V podstatě zůstaly zachovány všechny důležité systémy, tvar lodě i celá vnější konstrukce. Jen střední část, původně pilotní kabina, nemá ochranný tepelný štít. S návratem Progressu se totiž nepočítá. Řídí jej automatika. Přítomnost kosmonautů by vyžadovala umístění zařízení nezbytných pro přežití, a to by snížilo užitečnou hmotnost. Cílem konstruktérů tedy bylo vytvořit raketu, která pojme velké množství nákladu a dopraví ji na oběžnou dráhu do kosmické stanice. Sojuzy od šedesátých let až do dneška téměř nezměnily svůj vzhled, skládají se z motorové přistávací a orbitální sekce. Od svého vzniku prošla raketa řadou modernizací, takže je v současnosti bezpečnou kosmickou raketou.
Start rakety Progress 43.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
NASA vyvinula rakety Redstone, Atlas, Delta, Titan a nejnovější Saturn. Generace raket Saturn nezačala příliš šťastně. Se Saturnem 1 byly ve výrobě potíže, a tak byl vyzkoušen se značným zpožděním, téměř současně s variantou Saturn 1B. Se Saturnem 1B startovala kabina Apollo 7. Saturn V je třístupňová raketa, která umožňuje vynést 45 t nákladu. Je vysoká 110,6 m (první stupeň 42,1 m, druhý 24,8 m, třetí 17,9 m, mezi třetím stupněm a kabinou je přístrojový úsek 0,9 m, užitečná zátěž 24,9 m).
V současné době se na vývoji raket podílejí další země. Je to především evropská společnost ESA se svou raketou Ariane. Vývoj těchto raket probíhá již od roku 1973, kdy se evropské státy dohodly, že vyvinou nový model vesmírných raket. Na projektu se podílejí státy západní Evropy pod značkou ESA (Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Irsko, Itálie, Lucembursko, Německo, Nizozemí, Norsko, Polsko, Portugalsko, Rakousko, Rumunsko, Řecko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie) a přidružená země Kanada. Každý z těchto států získává podíl výsledků programu. První raketa se odpoutala od Země 24. prosince 1979 z rovníkové základny ve Francouzské Guyaně. Bylo již zkonstruováno pět typů rakety Ariane. Jejich poruchovost je velmi nízká. Rakety Ariane vynáší na oběžné dráhy více než polovinu všech vesmírných těles. V současnosti lze považovat za nejmodernější raketu právě Ariane s pořadovým číslem 5, která je v provozu od června 1996. V roce 2012 odskoušela ESA zcela nový typ rakety VEGA. Jedná se o čtyřstupňovou raketu.
Pozadu nezůstává ani Čína. Od roku 1999 začala se zkušebními starty bez lidské posádky v kosmické lodi Shenzhou (Šen-čou, Božský koráb), kterou na oběžnou dráhu vynesla raketa Changzheng (Čchang-čeng, Dlouhý pochod). Během čtyř letů bez lidské posádky vynesla na oběžnou dráhu různé druhy zvířat. Kosmická loď Shenzhou je podobná ruskému Sojuzu, jen je o něco větší. Přistávací modul, byl vyvinut v Rusku, orbitální část byla plně vyvinuta v Číně. Raketa Changzheng umožňuje vynést na oběžnou dráhu 8,5 t nákladu, což loď Shenzhou plně postihuje.
Do kosmického programu se poustupně zapojují i kontraverzní východní země – KLDR, Indie, Čína apod. U nichž není prozatím jasné, zda vyvíjí rakety pro vědecké účely nebo pro vojenské účely. 12. prosince 2012 se KLDR úspěšně podařilo odstartovat raketu UNHA-3, která na oběžnou dráhu vynesla satelit Kwangmyongsong 3-2. Tomuto startu předcházel v dubnu jeden neúspěšný. V roce 2013 vypustil Írán suborbitální raketu Kavoshgar-5 s živou opicí na palubě. Let byl úspěšný a opice v návratové kapsli Pishgram přežila. 30. ledna 2013 se i Jižní Koreji podařilo vyslat první raketu Naro-1 s družicí STSAT-2C do vesmíru.
V roce 2002 byla založena první soukromá americká společnost Space X Elonem Muskem, která má za cíl vyvinout nosné rakety a kosmické lodi pro zlevněnou dopravu do vesmíru. V březnu 2006 NASA vyhlásila program COTS (Commercial Orbital Transportation Services), jehož úkolem je zajistit zásobování ISS za pomoci soukromých společností, které se o vše postarají sami (vývoj, vypuštění, doba letu apod.). Společnost Space X vyvinula dvě rakety Falcon 1 a Falcon 9 s nosností 1010 kg, resp. 10450 kg. Raketa Falcon 9 byla poprvé vypuštěna 4. června 2010 nejprve s maketou lodi Dragon a 8. prosince 2010 již se skutečnou lodí Dragon.
