Űrhajózás

Így kezdődött

Az emberiséget már ősidők óta foglalkoztatja az a kérdés, milyen a minket körülvevő világ, milyenek a bolygók és a csillagok, hogyan lehetne eljutni hozzájuk? Elődeink elképzeléseit a ránk maradt írásos és rajzolt emlékekből ismerhetjük. A mítoszok, melyek a képzeletre, a konkrét tapasztalatokra, a megfigyelések eredményeire támaszkodnak különböző korok, kultúrák emlékei. Vannak asztrális és kozmogónikus mítoszok, előbbiek a csillagképek, csillagok és bolygók kialakulásával foglalkoztak, utóbbiak pedig a Föld történetét tárgyalják.

Az természetes, hogy az ismeretlent, valami ismert dologgal próbáljuk megmagyarázni. Őseink is ezt tették. A vadászó életmódot folytató törzsek állatokhoz kapcsolták a világegyetem kialakulását, felépítését. A szamojédok a világot több égre osztották fel és azt tartották, hogy a csillagok a felettünk elhelyezkedő égbolton növekedő fák gyökerei, melyek átütötték a mi egünket.

A bolygókat is ismerték. A sumér-akhád és antik mitológiában a Mars bolygót vörös színe miatt a háborúval hozták összefüggésbe. (lásd Mars, a háború istene)

Időszámításunk előtt 4 ezer évvel már konkrét asztronómiai ismeretekkel rendelkeztek őseink, és rendszeres megfigyeléseket folytattak. Különösen a Földközi-tenger medencéje körüli kultúrák és a nyugat-európai közösségek csillagászati ismeretei voltak számottevőek. A bolygók, csillagok mozgásának hatásait az emberiség sorsának alakulására vetítették, valamint az egyes emberek életével hozták összefüggésbe (jóslások, jövendölések és horoszkópok kialakulása). A legfőbb megfigyelők a legképzettebb emberek, a papok voltak. Ismereteiket sokszor felhasználták embertársaik befolyásolására saját érdekük és a hatalom védelmében (áradások, nap- és holdfogyatkozások, üstökösök előrejelzése az isteni akarat kifejeződése). A megmaradt asszír táblák, agyaghengerek, a babilóniai szentélyek a stonehenge-i kőoszlopok mind az időszámítás előtti évezredek asztronómiai ismereteinek dokumentumai, képviselői.

Az antik kultúrában a filozófusok, bölcselők (Püthagorasz, Herakleitosz, Platón) a világot a rendezettség, a harmónia megvalósulásaként tisztelték. A ptolemaioszi világkép (a Föld a világmindenség közepe, geoucentrikus világkép) egészen Kopernikusz heliocentrikus (napközéppontú) világmodelljének kidolgozásáig az egyetlen elfogadott magyarázata volt a világegyetem felépítésének. Ehhez az egyház is hozzájárult, mert görcsösen ragaszkodtak a geocentrikus világkép elvéhez, és az inkvizíció eszközeivel próbálta a vallás és saját hatalmát megtartani.

A rakéták megjelenése

A legkezdetlegesebb rakéták már több mint egy évezrede megjelentek a kínai kultúrában, mely akkoriban a legfejletteb technikával bíró kultúra volt. A papok nemcsak a puskaport, hanem az összetömörített lőporral hajtott kezdetleges rakétákat is, melyeket hosszú fapálcával stabilizáltak. Kezdetben tüzijátékként alkalmazták, mint egzszerű látványosság, de később az 1200-as években már a hadi célú alkalmazásukra is sor került.

Az elvet - mely a hatás-ellenhatáson alapul Isaac Newton fogalmazta meg tudományosan 1687-ben - már időszámításunk kezdete körül az alexandriai Herón gyakorlati célokra alkalmazta az eolipil nevű berendezésénél, amikor a felhevített vízgőzt két ellentétes irányítású csövön kiáramoltatva forgó mozgásba hozott egy fémgömböt.

Európában az 1370-es évek táján jelent meg a rakéta Velencében, majd a 18-19. században érkeznek hírek a rakéták harci alkalmazásáról. A magyar hadimérnökök, tüzértisztek az 1848-49-es szabadságharc idején tevékenykedtek legtöbbet a korabeli rakéták (röppentyűk) tökéletesítése érdekében. A szabadságharc leverése után tapasztalait felhasználva Martin Lajos - a Magyar Tudományos Akadémia levelező tagja, a kolozsvári egyetem professzora, majd rektora - foglalkozott a röppentyűk tökéletesítésével, igaz csak elméletben. Kidolgozta a forgásstabilizált rakéták matematikai módszerekkel való meghatározását. Martin további munkássága áttevődőtt a dinamikus repülés területére és a helikopter elődjének, a "lebegő kerék"-nek a kidolgozásával valamint a csűrőfelületeknek a repülőgépek kormányzásában történő alkalmazásával foglalkozott.

Az űrkutatás és az űrhajózás fejlődése elválaszthatatlan a rakéták fejlődésétől. De az akkori rakéták még nem voltak alkalmasak az űrbe jutásra, mivel hajtóanyaguknak levegőre volt szüksége, és a légüres térben így ezek alkalmazhatatlanok voltak.

Az űrrepülés és a képzelet

Az űrrepülés már régóta izgatta az emberiség fantáziáját, csak a technikai színvonal és felszereltség nem volt alkalmas végrehajtására. De a képzeletnek nem szabhatott határt semmi. A legmerészebb változatok szerint madarak segítségével próbáltak repülni. Sok monda szól ezekről, de nem kell messzre mennünk, elég ha csak a magyar népmesékre gondolunk, ahol a szegénylegény griffmadár vagy sárkány hátán repül.

Cyrano de Bergerac szakít a megbízhatatlan állati hajtóművel és a Nap hevétől elpárolgó harmat felhajtóerejében bízik. Egy másik ötlete szerint pedig a mágnesség az, ami segít a felemelkedésben. Ez úgy szól. hogy a vasból készült kocsiban ülve egy jó nagy golyóbis formájú mágens feldobásával a mégnesség elvét felhasználva a mágnes magával rántja a vaskocsit.

A rugós katapulttal való indítás ötlete is felmerült. A leendő űrutazót kocsijával együtt egy óriási, összenyomott rugó repítené ki a Föld vonzásából. Verne Gyula egy "ágyúgolyóba" ültetve lőtte ki regényhőseit a világűrbe.

A 18. század végén a hőlégballonok, majd a hidrogéntöltésű ballonok sikeres légköri repülései ismét új megoldást kínáltak. Edgar Allan Poe hőse hőlégballon segítségével jutott el a Holdra.

Természetesen a mesék elképzelései mellett egyre több és megbízhatóbb tudományos megfigyelés és eredmény született. A 17.században jelentős eredményeket értek el csillagászat és az égi mechanika jelenslgeinek magyarázatában. Galilei távcsövével felfedezte a Jupiter holdjait, Kepler pedig - Tycho Brahe következetes megfigyeléseinek eredményeit felhasználva - kidolgozta a bolygók mozgásának törvényeit. Az évszázad vége felé fogalmazza meg Newton a klasszikus fizika ma is érvényes alaptételeit, közöttük a rakétaelvet, vagyis a hatás-ellenhatás törvényét. Newton állapítja meg a Föld körüli pályán való állandósult mozgáshoz szükséges kezdősebességet (7.9 km/s). Egy évszázad múlva már ismerik a Föld elhagyásához szükséges sebesség nagyságát is, mely 11.2 km/s-nak adódik.

Megkezdődnek a tudományos kutatások

A 19. sz. végén az űrutazásra alkalmas eszközök létrehozásával kapcsolatos első jelentős eredmények - igaz, még csak elméletben - is megszülettek. Évszázadunk elején pedig gyakorlati sikerek igazolták a kísérletezők, a rakétatechnika úttörőinek elképzeléseit. Megépítették az első folyékony hajtóanyagú rakétákat, kidolgozták stabilizálásuk módszereit.

K.E. Ciolkovszkij a rakétatechnika, az űrhajózás elméleti megalapozója. Képletével (Ciolkovszkij-képlet, mely a rakéták adott idópillanatbeli sebességének meghatározását írja le) bebizonyította, hogy az űrhajózásra, az emberek világűrbe juttatására egyedül a rakétaelven működő eszköz alkalmas. 1903-ban vetette fel a folyékony hajtóanyagú rakéták alkalmazásának gondolatát, majd felismerte a többlépcsős rakéták felhasználásának előnyeit.

Foglalkozott az emberek életfeltételeit biztosító rendszerek kidolgozásával és a különböző űrállomások, űrkolóniák létrehozására is készített terveket. Űrállomásain mesterséges gravitáció létesítésével kívánta a személyzetet a súlytalanság hatásaitól mentesíteni.

A rakéták gyakorlati kifejlesztésével a Szovjetunióban, az Egyesült Államokban és Németországban foglalkoztak a legintenzívebben és a legeredményesebben.

Az amerikai Robert Hutching Goddard 1909-től kísérletezett a folyékony üzemanyagú (cseppfolyós hidrogén-oxigén) hajtóanyag kombinációjú rakétamotor kidolgozásával. Veszélyessége és nem kielégítő eredményei miatt egy idő után áttért a folyékony oxigén és gázolaj hajtóanyagra. Az első ilyen üzemanyagot használó, szivattyús hajtóművel ellátott motor próbája 1923-ban zajlott le, a sikeres rakétaindítás 1926. március 16-án volt. 3 év múlva már egy műszerekkel (barométer, hőmérő) felszerelt rakétákat indított sikeresen Goddard. A műszerek ejtőernyő segítségével tértek vissza.

Németországban a rakétatechnika legjelentősebb kutatója Oberth és von Braun voltak. Hermann Oberth erdélyi születésű (Nagyszeben, 1894-1989) fizika-matematika professzor első jelentős tanulmánya 1923-ban jelent meg a rakéták űrutazásra való hasznosításának lehetőségeiről. Ebben jelent meg a Modell B rakéta terve, mely kétlépcsős, folyékony hajtóanyagú rakéta lett volna, de soha nem épült meg.

1927-ben társaival együtt több rakétahajtóművet épített és próbált ki. 1929-ben sikeresen próbáltak ki egy új, az állandó tolóerőt hosszabb időn keresztül megbízhatóan szolgáltató rakétahajtóművet. 1930-tól kezdve a Mirak és Repulsor rakéták fejlesztésével foglalkozott.

A német hadsereg vezetői 1932-től komoly lehetőségeket láttak a folyékony hajtóanyagú rakéták fegyverként való alkalmazásában, s a tehetséges fiatal német kutatót, Wernher von Braunt bízták meg a nagyteljesítményű rakéták létrehozásával. "Sikerüket" bizonyítja a II. világháborúban Londonra irányított egy tonnányi robannóanyaggal ellátott V-2 rakéta. A német hadsereg kapitulációja után a szövetséges hatalmak a munkacsoport tagjait, a tervrajzokat, alkatrészeket összszedték és saját kutatóbázisukra szállították. Így munkájukat ugyanott folytathatták, mint ahol a háború végén Németországban abbamaradt. Von Braun kutatótársaival New Mexicoban, a White Sands-i kísérleti telepen dolgozott. Négy év múlva már elkészült egy kétlépcsős rakéta, mely 1949. február 24-én 393 km magasra emelkedett.

Már 1942-52 között folytattak állatkísérleteket. A Szovjetunióban Pobeda rakétákkal kutyákat juttattak fel 100 km magasságig, az USA-ban pedig Aerobee rakéták segítségével majmokat kb 60 km-ig.

Űrhajózás

A következő lépés pedig már az volt, mikor az ember is eljuthatott az űrbe. Ez pedig már az űrhajózás témakörébe tartozik. Összefoglalótáblázat segítségével mutatjuk be az emberiség korszakalkotó tevékenységét.