De raketten van vandaag zijn opmerkelijke verzamelingen van menselijk vernuft die hun bezit hebben wortels in de wetenschap en technologie van het verleden. Het zijn natuurlijke uitgroeisels van letterlijk duizenden jaren van experimenten en onderzoek naar raketten en raketaandrijving.
Een van de eerste apparaten die met succes de principes van raketvluchten toepasten, was een houten vogel. Een Griek genaamd Archytas woonde in de stad Tarentum, nu een deel van Zuid-Italië, ergens rond 400 voor Christus. Archytas verbaasde en amuseerde de inwoners van Tarentum door met een houten duif te vliegen. Ontsnappende stoom stuwde de vogel voort terwijl hij aan draden hing. De duif gebruikte het actie-reactie principe, wat niet vermeld stond als a wetenschappelijke wet tot de 17e eeuw.
Held van Alexandrië, een andere Griek, vond ongeveer driehonderd jaar na Archytas 'duif een soortgelijk raketachtig apparaat uit, een aeolipiel genaamd. Het gebruikte ook stoom als voortstuwend gas. Hero monteerde een bol bovenop een waterkoker. Een vuur onder de ketel veranderde het water in stoom en het gas stroomde door pijpen naar de bol. Twee L-vormige buizen aan weerszijden van de bol lieten het gas ontsnappen en stootten de bol waardoor deze ging roteren.
De Chinezen hadden naar verluidt in de eerste eeuw een eenvoudige vorm van buskruit gemaakt van salpeter-, zwavel- en houtskoolstof A.D. Ze vulden bamboebuizen met het mengsel en gooiden ze in vuren om tijdens religies explosies te veroorzaken festivals.
Sommige van die buizen explodeerden hoogstwaarschijnlijk niet en schoten in plaats daarvan uit de vlammen, voortgestuwd door de gassen en vonken die werden geproduceerd door het brandende buskruit. De Chinezen begonnen toen te experimenteren met de met buskruit gevulde buizen. Ze bevestigden bamboebuizen aan pijlen en lanceerden ze op een gegeven moment met bogen. Al snel ontdekten ze dat deze buskruitbuizen zichzelf konden lanceren alleen al door de stroom die werd geproduceerd door het ontsnappende gas. De eerste echte raket was geboren.
Het eerste gebruik van echte raketten als wapens wordt gerapporteerd in 1232. De Chinezen en de Mongolen waren in oorlog met elkaar en de Chinezen stootten de Mongoolse indringers met een spervuur van "pijlen van vliegend vuur" tijdens de slag bij Kai-Keng.
Deze vuurpijlen waren een eenvoudige vorm van een raket met vaste stuwstof. Een buis, aan het ene uiteinde afgesloten, bevatte buskruit. Het andere uiteinde werd opengelaten en de buis werd aan een lange stok bevestigd. Toen het poeder werd ontstoken, veroorzaakte de snelle verbranding van het poeder vuur, rook en gas dat uit het open uiteinde ontsnapte en een stuwkracht veroorzaakte. De stick fungeerde als een eenvoudig geleidingssysteem dat de raket in één algemene richting hield terwijl hij door de lucht vloog.
Het is niet duidelijk hoe effectief deze pijlen van vliegend vuur waren als vernietigingswapens, maar hun psychologische effecten op de Mongolen moeten formidabel zijn geweest.
In Engeland werkte een monnik genaamd Roger Bacon aan verbeterde vormen van buskruit die het bereik van raketten enorm vergrootten.
In Frankrijk ontdekte Jean Froissart dat nauwkeurigere vluchten konden worden bereikt door raketten door buizen te lanceren. Het idee van Froissart was de voorloper van de moderne bazooka.
Raketten raakten in de 16e eeuw in ongenade als oorlogswapens, hoewel ze nog steeds werden gebruikt vuurwerk wordt weergegeven. Johann Schmidlap, een Duitse vuurwerkmaker, vond de 'step rocket' uit, een voertuig met meerdere fasen om vuurwerk naar grotere hoogten te heffen. Een grote eerste trap schoot omhoog, een kleinere tweede trap omhoog schoot. Toen de grote raket uitbrandde, ging de kleinere verder naar een hogere hoogte voordat hij de hemel met gloeiende sintels overgoot. Het idee van Schmidlap is de basis van alle raketten die tegenwoordig de ruimte in gaan.
Een minder bekende Chinese functionaris genaamd Wan-Hu introduceerde raketten als transportmiddel. Hij monteerde met behulp van vele assistenten een door raketten aangedreven vliegstoel, waarbij hij twee grote vliegers aan de stoel bevestigde en 47 vuurpijlen aan de vliegers.
Wan-Hu zat op de stoel op de dag van de vlucht en gaf het bevel om de raketten aan te steken. Zevenenveertig raketassistenten, elk gewapend met zijn eigen zaklamp, snelden naar voren om de lonten aan te steken. Er klonk een enorm gebrul, vergezeld van golvende rookwolken. Toen de rook opsteeg, waren Wan-Hu en zijn vliegende stoel weg. Niemand weet zeker wat er met Wan-Hu is gebeurd, maar het is waarschijnlijk dat hij en zijn stoel in stukken zijn geblazen omdat vuurpijlen net zo goed konden exploderen als vliegen.
De wetenschappelijke basis voor moderne ruimtevaart werd gelegd door de grote Engelse wetenschapper Meneer Isaac Newton tijdens het laatste deel van de 17e eeuw. Newton organiseerde zijn begrip van fysieke beweging in drie wetenschappelijke wetten die uitlegden hoe raketten werkten en waarom ze dat kunnen doen in het vacuüm van de ruimte. De wetten van Newton begonnen al snel praktische gevolgen te hebben voor het ontwerp van raketten.
Experimenten en wetenschappers in Duitsland en Rusland begonnen in de 18e eeuw te werken met raketten met een massa van meer dan 45 kilogram. Sommige waren zo krachtig dat hun ontsnappende uitlaatvlammen diepe gaten in de grond boorden voordat ze opstegen.
Raketten beleefden een korte opleving als oorlogswapens aan het einde van de 18e eeuw en het begin van de 19e eeuw. Het succes van Indiase raketbeschietingen tegen de Britten in 1792 en opnieuw in 1799 trok de aandacht van artilleriedeskundige kolonel William Congreve, die raketten wilde ontwerpen voor gebruik door de Britten leger.
De Congreve-raketten waren zeer succesvol in de strijd. Gebruikt door Britse schepen om Fort McHenry te beuken in de oorlog van 1812, inspireerden ze Francis Scott Key om te schrijven over "de rode schittering van de raketten" in zijn gedicht dat later de Star-Spangled Banner.
Maar zelfs met het werk van Congreve hadden wetenschappers de nauwkeurigheid van raketten vanaf het begin niet veel verbeterd. Het vernietigende karakter van oorlogsraketten was niet hun nauwkeurigheid of kracht, maar hun aantal. Tijdens een typische belegering kunnen duizenden op de vijand worden beschoten.
Onderzoekers begonnen te experimenteren met manieren om de nauwkeurigheid te verbeteren. William Hale, een Engelse wetenschapper, ontwikkelde een techniek die spinstabilisatie wordt genoemd. De ontsnappende uitlaatgassen raakten kleine schoepen op de bodem van de raket, waardoor deze net zo goed ging draaien als een kogel tijdens de vlucht. Variaties op dit principe worden nog steeds gebruikt.
Raketten werden met succes gebruikt in gevechten over het hele Europese continent. De Oostenrijkse raketbrigades ontmoetten hun strijd tegen nieuw ontworpen artilleriestukken echter in een oorlog met Pruisen. Stuiterende kanonnen met getrokken vaten en exploderende kernkoppen waren veel effectievere oorlogswapens dan de beste raketten. Opnieuw werden raketten gedegradeerd tot gebruik in vredestijd.
Konstantin Tsiolkovsky, een Russische onderwijzer en wetenschapper, stelde in 1898 voor het eerst het idee van ruimteverkenning voor. In 1903 stelde Tsiolkovsky het gebruik van vloeibare stuwstoffen voor raketten voor om een groter bereik te bereiken. Hij verklaarde dat de snelheid en het bereik van een raket alleen beperkt waren door de uitlaatsnelheid van ontsnappende gassen. Tsiolkovsky wordt de vader van de moderne ruimtevaart genoemd vanwege zijn ideeën, zorgvuldig onderzoek en geweldige visie.
Robert H. Goddard, een Amerikaanse wetenschapper, voerde begin 20ste eeuw praktische experimenten uit in raketkunde. Hij was geïnteresseerd geraakt in het bereiken van grotere hoogten dan mogelijk was voor lichter-dan-luchtballonnen en publiceerde in 1919 een pamflet, Een methode om extreme hoogten te bereiken. Het was een wiskundige analyse van wat tegenwoordig de meteorologisch klinkende raket wordt genoemd.
De eerste experimenten van Goddard waren met raketten met vaste stuwstof. Hij begon in 1915 verschillende soorten vaste brandstoffen te proberen en de uitlaatsnelheden van de brandende gassen te meten. Hij raakte ervan overtuigd dat een raket beter met vloeibare brandstof kon worden voortgestuwd. Niemand had ooit een succesvolle raket met vloeibare stuwstof gebouwd. Het was een veel moeilijkere onderneming dan raketten met vaste stuwstof, waarvoor brandstof- en zuurstoftanks, turbines en verbrandingskamers nodig waren.
Goddard bereikte de eerste succesvolle vlucht met een raket met vloeibare stuwstof op 16 maart 1926. Gevoed door vloeibare zuurstof en benzine vloog zijn raket slechts twee en een halve seconde, maar hij klom 12,5 meter omhoog en landde 56 meter verderop in een koolveld. De vlucht was volgens de huidige maatstaven niet indrukwekkend, maar Goddard's benzineraket was de voorloper van een heel nieuw tijdperk in raketvlucht.
Zijn experimenten met raketten met vloeibare stuwstof gingen vele jaren door. Zijn raketten werden groter en vlogen hoger. Hij ontwikkelde een gyroscoopsysteem voor vluchtcontrole en een laadcompartiment voor wetenschappelijke instrumenten. Parachute recovery-systemen werden gebruikt om raketten en instrumenten veilig terug te sturen. Goddard wordt vanwege zijn prestaties de vader van de moderne raketten genoemd.
Een derde grote ruimtepionier, Hermann Oberth uit Duitsland, publiceerde in 1923 een boek over reizen naar de ruimte. Veel kleine raketverenigingen ontstonden over de hele wereld vanwege zijn geschriften. De vorming van een dergelijke samenleving in Duitsland, de Verein fur Raumschiffahrt of Society for Space Travel, leidde tot de ontwikkeling van de V-2 raket gebruikt tegen Londen in de Tweede Wereldoorlog.
Duitse ingenieurs en wetenschappers, waaronder Oberth, verzamelden zich in Peenemunde aan de oevers van de Oostzee Sea in 1937, waar de meest geavanceerde raket van zijn tijd werd gebouwd en onder leiding van Wernher von Braun. De V-2-raket, in Duitsland de A-4 genoemd, was klein in vergelijking met de ontwerpen van vandaag. Het bereikte zijn grote stuwkracht door elke zeven seconden een mengsel van vloeibare zuurstof en alcohol te verbranden met een snelheid van ongeveer een ton. De V-2 was een formidabel wapen dat hele stadsblokken kon vernietigen.
Gelukkig voor Londen en de geallieerde troepen kwam de V-2 te laat in de oorlog om de uitkomst te veranderen. Desalniettemin hadden de Duitse raketwetenschappers en ingenieurs al plannen gemaakt voor geavanceerde raketten die in staat waren om te overspannen de Atlantische Oceaan en de landing in de Verenigde Staten. Deze raketten zouden gevleugelde bovenste trappen hebben gehad, maar een zeer klein laadvermogen capaciteiten.
Veel ongebruikte V-2's en componenten werden door de geallieerden gevangen genomen met de val van Duitsland, en veel Duitse raketwetenschappers kwamen naar de Verenigde Staten, terwijl anderen naar de Sovjet-Unie gingen. Zowel de Verenigde Staten als de Sovjet-Unie beseften het potentieel van raketten als militair wapen en begonnen met verschillende experimentele programma's.
De Verenigde Staten begonnen een programma met atmosferisch klinkende raketten op grote hoogte, een van de vroege ideeën van Goddard. Later werd een verscheidenheid aan intercontinentale ballistische raketten voor de middellange en lange afstand ontwikkeld. Dit werd het startpunt van het Amerikaanse ruimteprogramma. Raketten zoals de Redstone, Atlas en Titan zouden uiteindelijk astronauten de ruimte in lanceren.
De wereld was verbluft door het nieuws van een door de Sovjet-Unie op 4 oktober 1957 gelanceerde kunstmatige satelliet om de aarde. De satelliet, genaamd Sputnik 1, was de eerste succesvolle inzending in een race om ruimte tussen twee supermachten, de Sovjet Vakbond en de VS De Sovjets volgden met de lancering van een satelliet met een hond genaamd Laika aan boord van minder dan een maand later. Laika overleefde zeven dagen in de ruimte voordat ze in slaap viel voordat haar zuurstoftoevoer op was.
Een paar maanden na de eerste Spoetnik volgden de VS de Sovjet-Unie met een eigen satelliet. Explorer I werd op 31 januari 1958 door het Amerikaanse leger gelanceerd. In oktober van dat jaar organiseerden de VS formeel hun ruimteprogramma door te creëren NASA, de National Aeronautics and Space Administration. NASA werd een burgerorganisatie met als doel een vreedzame verkenning van de ruimte ten behoeve van de hele mensheid.
Plotseling werden veel mensen en machines de ruimte in gelanceerd. Astronauten cirkelden om de aarde en landden op de maan. Robotruimtevaartuig reisde naar planeten. Plotseling werd de ruimte opengesteld voor exploratie en commerciële exploitatie. Met satellieten konden wetenschappers onze wereld onderzoeken, het weer voorspellen en onmiddellijk over de hele wereld communiceren. Er moest een breed scala aan krachtige en veelzijdige raketten worden gebouwd naarmate de vraag naar meer en grotere nuttige ladingen toenam.
Raketten zijn sinds de eerste dagen van ontdekking en experimenten geëvolueerd van eenvoudige buskruitapparaten tot gigantische voertuigen die in de ruimte kunnen reizen. Ze hebben het universum geopend om door de mensheid te worden verkend.