ENERGIJA
Dr Vladica Božić
Početni razvoj i upotreba čvrstih raketnih goriva
Od letećih požara do pogonskih sistema
 Čvrsto raketno gorivo je složena i stabilna mešavina oksidirajućih i redukujućih sastojaka koja, kada se zapali, sagoreva kontrolisano, formirajući pri tome vrlo topao gas koji se može koristiti za pogon raketa ili projektila u cevi artiljerijskih oruđa.
Istorija čvrstog raketnog pogona pokriva raspon od više od 2000 godina. Počela je u Kini slučajnim otkrićem crnog baruta (ili nečeg sličnog tome po sastavu) oko 220. godine p.n.e. U tom periodu alhemičari su pokušavali da otkriju eliksir mladosti koristeći pri tome mešavine različitih minerala i supstanci, među kojima je bila i mešavina šalitre (KNO3), sumpora i čađi. Neki od alhemičara primetili su da ova mešavina lako gori i da će se pojaviti prasak kada se njen prah zatvori u odgovarajuću cevčicu od debelog papira ili bambusove trske. U stvari, vazdušni džepovi u bambusovim šupljinama su se naduvavali i pucali sa glasnim praskom kada su bili izloženi toploti, tako da se ova mešavina mogla koristiti za plašenje zlih duhova ili vatromet.
Iako su, u početku, vatromet ili petarde bile najčešća primena ovih mešavina, posle nekog vremena je uočeno da se, stavljanjem cevčica sa ovim zapaljivim punjenjem na strele, povećava njihov domet, tako da su se mogle koristiti i za paljenje neprijateljskih logora (leteći požari).
Vatreni zmaj izranja iz vode
Potraga za eliksirima mladosti sa ovom materijom (koja je otrovna) nije uspela, ali je pronađeno novo oružje. Postoje nagoveštaji da su ovakve rakete pronađene još 998. od strane Tang Fua, kome se pripisuje da je prvi upotrebio novu vrstu vatrene strele koja je imala gvozdenu glavu. Nајraniji tekstovi sa formulama za izradu crnog baruta su se pojavili u 11. veku, u vreme dinastije Sung, pa je izvesno da je u tom periodu kineska vojska počela da koristi primitivno vatreno oružje na bazu baruta (poput raketa, pištolja i topova) kao i eksplozivna sredstva (granate i razne vrste bombi). Izvesno je da su se oko 1083, na dvoru dinastije Sung, proizvodile vatrene strele koje su isporučivane vojsci.
I pored vojne primene, u Kini su vatrometi bili glavni pokretač razvoja primene crnog baruta za raketni pogon. Ono za šta bi se danas mislilo da je raketa sa čvrstom pogonskom materijom bili su projektili kod kojih je crni barut sagorevao u nekoj rudimentarnoj komori za sagorevanje, početkom 13. veka. Jedna od prvih zabeleženih raketa bio je poseban vatromet (nazvan „zemljani pacov”) koji je korišćen za zabavu kineske carske porodice i njihovih posetilaca, 1264. Iako nije potvrđeno da su takve rakete Kinezi koristili 1232. za odbranu grada Kai-Fenga ili Kai-Fung-Fua protiv mongolske opsade, izvesno je da su tada korišćene strele na koje su dodavane cevčice ispunjene crnim barutom koje su proizvodile strahovitu leteću vatru sposobnu da pobedi neprijatelja. Jedan od najranijih tekstova u kojem se pominje vojna upotreba raketa napisao je kineski artiljerijski oficir Jiao Iu, sredinom 14. veka. U tom periodu se pominje i prva višestepena raketa „vatreni zmaj koji izranja iz vode”, koju je koristila kineska mornarica.
Portret sultana Tipua
Portret Rodžera Bekona |
“Kineske strelice” u Evropi
Nakon što su Mongoli osvojili Kinu i osnovali dinastiju Juan, i sami su počeli da koriste kinesku vojnu tehnologiju na bazi baruta, između ostalog i kao gorivo za rakete. Kopnene i morske trgovačke rute bile su glavni putevi prenošenja crnog baruta (ili puščanog praha), korišćenog u vatrometima i vojnim operacijama iz istočne Kine ka Koreji, Indiji, arapskim zemljama i Evropi. Već 1241. Mongoli su, predvođeni Kublaj Kanom, koristili raketno oružje protiv Mađara u Muhičkoj bici, pri osvajanju grada Bagdada 1258. i u napadu na Japan 1275. U Evropi, 1249. engleski monah Rodžer Bekon, a zatim u Siriji, 1270-1280. naučnik Hasan al Ramah dali su detaljne sastave baruta i uputstva za izradu raketa, nazvanih „kineske strelice”.
Reč „raketa” potiče od italijanske reči „rocchetta”(što znači: malo utvrđenje), kojom je Italijan Muratori nazvao i malo eksplozivno sredstvo korišćeno u bici za ostrvo Kjođa (Chioggia) u blizini Venecije 1379, vođenoj između tadašnjih pomorskih sila Đenove i Venecije. Đenovska flota je pomoću raketa sa pogonom na crni barut zapalila odbrambeni toranj na ostrvu i tako ga uništila, što joj je omogućilo da dobije ovu bitku.
Prvi “kosmonaut”
Iz severne Kine raketna tehnologija se lagano širila u Koreju, gde je 1409, za vreme dinastije Čoson, prvi put projektovan lanser raketa pod nazivom „hvačha”, u obliku sanduka na točkovima koji je u isto vreme mogao da ispali više vatrenih strela sa raketnim pogonom „singijeon”. U vreme kralja Sejonga Velikog, razvijen je „hvačha” koji je u isto vreme mogao ispaliti do 200 „singijeon” vatrenih strela, što je omogućilo njegovoj vojsci da pobedi japanske osvajače u bici kod Haengđua, 1593.
Iako neuspešan, treba pomenuti i prvi pokušaj putovanja u svemir pomoću raketa sa barutom. Kinez Van Hu je, oko 1500, pokušao da odleti na Mesec sedeći na velikoj pletenoj stolici za koju je bilo pričvršćeno 47 raketa pogonjenih barutom, koje je pomoću baklji istovremeno upalilo isto toliko slugu. Posle poletanja, u gustom oblaku dima praćenog ogromnom bukom, Van Hua niko više nikad nije video, ali je jedan krater na Meseca dobio ime u spomen na prvog kosmonauta.
Evropa napada mogule
U Indiji postoje dokumenti iz 18. veka o raketama koji su korišćeni kao oružje u ratovima koje je vodilo Mogulsko i Marata carstvo i vladari sultanata Majsora Hider, Alija i njegov sin sultan Tipu. Pod uticajem francuskih oficira koji su dovedeni da obučavaju vojsku Majsora, pomenuta dvojica su opremili vojsku modernim topovima i musketama. Uspostavili su i održavali i posebnu jedinicu opremljenu raketama pogonjenim crnim barutom koje su intenzivno koristili u bitkama.
Važan korak napred u razvoju raketa je načinjen za vreme sultana Tipu, koji je uveo rakete sa metalnom komorom za sagorevanje koje su imale rupu na jednom kraju, umesto onih napravljenih od više slojeva papira, kartona ili bambusovih štapova. Stabilnost putanje pri lansiranju postignuta je pričvršćivanjem rakete za 3 m dugačke bambusove štapove, čime je poboljšan i domet, a kao bojeva glava korišćeni su mač ili oštri kolac. Kada su krajem 18. veka Britanci krenuli u osvajanje teritorije sultanate Majsora, za vreme Drugog englesko-majsurskog rata, 1780, sultan Tipu je efikasno koristio rakete i raketnu artiljeriju u borbama sa britanskom vojskom, pobedivši ih u bici kod Guntura (ili Polilura) i nanevši joj velike gubitke u toku opsade Seringapatama 1792.
Uloga perhlorata
Kada su Britanci konačno pobedili sultana Tipu, 1799. godine u kasnijem Englesko-majsurskom ratu, britanski oficir Vilijam Kongrev je preuzeo zarobljene rakete i prebacio ih u domovinu da bi ih proučio. On je poboljšao njihove performanse povećavši domet pa je ova modifikovana raketa postala poznata kao Kongrevova rakete. Ona je odmah upotrebljena u Evropi u borbama protiv Napoleona i u ratu između SAD i Britanske imperije 1812-1815. Britanska kraljevska mornarica je 1807, sa 14.000 ovih raketa ispaljenih sa brodova spalila veći deo Kopenhagena, a 1814. je Kongrevove rakete koristila pri opsadi tvrđave Fort MekHenri, pored Baltimora.
Pri korišćenju se pokazalo da su ovo ipak bile nepuzdane rakete koje nisu imale dovoljan domet, sigurnost i preciznost. Ovi nedostaci raketa pogonjenih crnim barutom uglavnom su posledica nepoznavanja tehnike sabijanja (presovanja) kojom bi se praškasta materija pretvorila u čvrsta homogena zrna koja bi bila međusobno ujednačena i tako otklonili sve ove nedostatke. Zbog toga crni barut treba posmatrati samo kao prethodnika čvrstih raketnih goriva jer je dalje usavršavanje raketa bilo moguće tek pronalaskom novih jedinjenja koja su se mogla koristiti za izradu čvrstih pogonskih punjenja. Austrijski grof Frederik Von Stadion je 1816, u Nemačkoj, sintetisao kalijum perhlorat, a 1831. Francuz Serulas je otkrio amonijum perhlorat koji je, u drugoj polovini 20. veka, postao osnovni oksidator u kompozitnim raketnim gorivima.
Vojnik u raketnoj jedinici sultana Tipu priprema projektil za lansiranje |
Zamah Nobela
Kada je 1845. otkrivena nitroceluloza a1846. Italijan Sobrero otkrio tečni nitroglicerin koji je Šveđanin Nobel uspešno počeo da proizvodi 1863, bio je moguć sledeći važan korak u razvoju raketnih pogonskih punjenja: uvođenje novih sastava raketnih goriva sa bezdimnim barutima, na bazi nitroceluloze i nitroglicerina. Prus Šultze1863. i Francuz Vijej1864. proizveli su prvo bezdimno gorivo na bazi nitroceluloze.
Nakon što je 1875. Nobel uspeo da pomeša nitroglicerin sa nitrocelulozom kako bi se formirao gel, 1888. počeo je proizvodnju prvog dvobaznog (homogenog) goriva balistita. Godinu dana kasnije, Britanci F. Abel i J. Devar patentirali su bezdimno dvobazno gorivo pod nazivom kordit. Ova otkrića su omogućila da se, u prvoj polovini 20. veka, proizvedu i stave u upotrebu pouzdana pogonska punjenja za rakete, izrađena od dvobaznih pogonskih materija (goriva) i to prvo u Sovjetskom Savezu 30-ih godina.
Do 1942. izrađeno je i prvo liveno kompozitno čvrsto gorivo od strane J. Parsonsa, iz Gugenhajm Aeronautičke laboratorije Kalifornijskog instituta za tehnologiju-GALCIT (kasnije JPL), koje je kao oksidator koristilo kalijum perhlorat. U “Aerodžetu” je 1948. kalijum perhlorat prvi put zamenjen amonijum perhloratom kako bi se smanjio dim i poboljšale performance pogonskih sistema. Tako je stvoreno prvo moderno čvrsto kompozitno raketno gorivo.
Dr Vladica Božić
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
