Z okazji obchodzonego w tym roku pięćdziesięciolecia ery kosmicznej rozpoczynamy cykl cotygodniowych artykułów historycznych związanych z eksploracją kosmosu przez człowieka. Dzisiejszy odcinek poświęcamy Wernherowi von Braunowi, pionierowi w budowie rakiet.

Tekst przygotowała Aleksandra Postawka

Ludzie od zawsze marzyli o tym, by polecieć w kosmos i odkryć nieznane. Pionierzy budowy rakiet, którzy się do tego przyczynili, byli garstką nielicznych entuzjastów, a cel ich pracy nie zawsze był chlubny i związany wprost z odkrywaniem kosmosu.

Wernher von Braun, urodzony 23 marca 1912 w Wyrzysku, w Wielkopolsce, był niewątpliwie prekursorem w tworzeniu nowoczesnych rakiet. W czasie II wojny światowej był członkiem nazistowskiej partii NSDAP i przez długi czas zajmował się rakietami przeznaczonymi do celów militarnych. Jednak nie należy przypuszczać, że ten cel był dla niego najistotniejszy. Po wojnie celowo poddał się Amerykanom, by móc kontynuować swoją pasję naukową, którą rozpoczął jeszcze w czasach przednazistowskich.

W 1927 r. grupa amatorów-entuzjastów założyła Stowarzyszenie Podróży Kosmicznych. Jego członkowie prowadzili eksperymenty z silnikami rakietowymi. W 1930 r. do stowarzyszenia wstąpił obiecujący student, którym był właśnie Wernher von Braun, a rok później członkom grupy udało się odpalić małą rakietę napędzaną ciekłym tlenem i benzyną. W 1932 r. von Braun, ukończywszy właśnie Politechnikę Berlińską z tytułem inżyniera mechaniki, podjął pracę w Kummersdorf. W grudniu 1934 r. jego grupa wystrzeliła dwie rakiety napędzane ciekłym tlenem i alkoholem. Rakiety te, o symbolu A-2 (od „Aggregat”), wzniosły się na wysokość przeszło 2500m. W 1935 r. rozpoczęto pracę nad nową rakietą, oznaczoną A-3. Jej masa wynosiła 750 kg, a wysokość 7,6 m. Silnik rakiety na paliwo ciekłe dwuskładnikowe A-Stoff (ciekły tlen schłodzony do –183^oC) oraz M-Stoff (alkohol metylowy) rozwijał ciąg 1471 daN (1500kG) w czasie 45 sekund, a nie jak w przypadku rakiety A-2 ciąg 294 daN (300kG), przez 16 sekund. Co ważniejsze, zespół Wernhera von Brauna opracował nową metodę stabilizacji rakiety. A-2 utrzymywała stateczność dzięki silnikowi elektrycznemu obracającemu żyroskop w środkowej części rakiety. Rakietę A-3 wyposażono zaś w molibdenowe stery kierunku, odchylające strumień spalin w zależności od położenia żyroskopu. A-3 miała też cztery stateczniki pionowe na ogonie, o szerokości nieznacznie przekraczającej średnicę rakiety. Pierwszy start A-3 odbył się 6 grudnia 1937 r. na wyspie Gryfia na Bałtyku. Nowe stateczniki funkcjonowały bez zarzutu, ale szwankowały inne elementy rakiety, między innymi kadłub. Mimo że rakieta nie spisywała się najlepiej, w sumie wystrzelono trzy jej egzemplarze.

Około roku 1936 roku dowódcą Sekcji Badania Broni mianowano Dornbergera, von Braun zaś został jego dyrektorem technicznym. Właśnie wtedy skonstruowano i wypróbowano pierwsze balistyczne pociski rakietowe. Po niepowodzeniu projektu A-3 wstrzymano prace przy A-4, od początku przygotowywanej jako rakieta bojowa. Von Braun skoncentrował się wówczas na rakiecie A-5, nieco większej od A-3, ale z takim samym silnikiem. Podstawowa różnica między tymi rakietami kryła się w torze lotu pocisku. Zgodnie z nowymi wymogami rakieta nie mogła lecieć pionowo w górę, lecz miała kierować się w stronę naziemnego celu oddalonego o setki kilometrów. Inżynierowie musieli więc opracować skomplikowany system naprowadzający. Opracowanie sprawnego systemu naprowadzającego rakiety okazało się najpoważniejszym problemem przed jakim stanęła ekipa Wernhera von Brauna. Zespół wykorzystywał w tym celu żyroskopy o trzech stopniach swobody kontrolujące małe stery kierunku rakiety, zainstalowane na końcach stateczników pionowych. W pierwszych sekundach lotu, kiedy przepływ powietrza wokół konwencjonalnych systemów kontroli nie wystarczał, funkcjonowały wspomagające stery gazowe, wykonane z grafitu, a nie jak dotychczas z molibdenu, opływane przez wylatujące z silnika rakietowego gorące spaliny.

Zespół pracował w coraz trudniejszych warunkach. Udało się jednak wówczas położyć kamień milowy na drodze do stworzenia rakiety zdolnej do podróży kosmicznej, mimo pierwotnych militarnych zastosowań. Przed końcem 1938 r. zakończono pracę nad nowym projektem rakiety i wystrzelono cztery rakiety, nie mające jeszcze systemu naprowadzającego. Pokonały one odległość 17 km, osiągając pułap 11000 m. We wrześniu 1939 roku pierwsza rakieta została wyposażona w urządzenia naprowadzające i system kontroli lotu. Próbne loty wypadły pomyślnie. Ze względu na szereg niepowodzeń „chałupniczo” zbudowany prototyp rakiety A-4 był gotowy do prób dopiero 18 marca 1942 r. Tego samego dnia rakieta wybuchła. Zespół von Brauna zbudował nowy egzemplarz, który również eksplodował. Przy trzecim podejściu udało się zbudować rakietę zdolną do odbycia lotu próbnego wyznaczonego na 13 czerwca, ale próba zakończyła się niepowodzeniem. Von Braun przystąpił do pracy nad nowym prototypem. 3 października 1942 r. wreszcie udało się wystrzelić rakietę A-4, która pokonała odległość przeszło 200 km osiągając wysokość 85000 m. Innymi słowy wzleciała na poziom jonosfery, tuż przy granicy z przestrzenią kosmiczną. Rakieta spadła na Ziemię cztery kilometry od celu.

22 grudnia 1942 r. Hitler zaaprobował nowy program budowy pocisku rakietowego, określony wkrótce symbolem A-4/V2. Prace trzeba było jednak wstrzymać, ze względu na niedobór materiałów i nalot aliantów. Niepowodzenia Niemców spowodowały, że Hitler coraz bardziej zaczął się interesować tym projektem, aż w końcu dał mu pierwszeństwo przed innymi rodzajami broni. Pociski rakietowe były gotowe w lipcu 1944 r, a od września produkowano ich przeszło 600 miesięcznie. Istniały dwa sposoby wystrzeliwania pocisków V2 – z wielkich, dobrze strzeżonych wyrzutni stałych lub z wyrzutni ruchomych. Start pocisku następował po otwarciu zaworów w zbiornikach i uruchomieniu pompy turbinowej. Kiedy nabrała ona odpowiedniej prędkości obrotowej, otwierały się zawory główne, co umożliwiało przedostanie się paliwa do komory spalania, a wówczas zapalał się iskrownik. W pierwszych sekundach lot kontrolowano za pomocą węglowych łopatek sterujących w strumieniu spalin gazowych, lecz w miarę jak pocisk rakietowy zwiększał prędkość lotu, zaczynały go prowadzić stery kierunku na końcach zewnętrznych stateczników pionowych. Kiedy V2 wzniósł się odpowiednio wysoko, obracający się bęben powodował powolne przechylanie pocisku. W określonej chwili dopływ paliwa odcinano przez radio, a później automatycznie, dzięki akcelerometrowi.

W 1945 r. trwały prace nad projektem dotyczącym wystrzeliwania V2 z zanurzonego okrętu podwodnego. Wielu historyków uważa, że próby przeprowadzone na Bałtyku dowiodły, iż wypełniony paliwem pocisk rakietowy nie przetrzyma trudnej podróży przez Atlantyk, nawet pod wodą. Pociski rakietowe A-4/V2 miały być docelowo produkowane ze stali. Ich wysokość przekraczała 14 m, średnica maksymalna sięgała 1,68 m, a rozpiętość stateczników wynosiła 3,5 m. Pocisk miał masę 12870 kg, a podstawowym paliwem był metanol zmieszany z ciekłym tlenem. Odległość maksymalną 330 km pocisk pokonywał w 3 min 40 s, wznosząc się na wysokość 96000 m.

Po wojnie, podczas pracy w USA, von Braun skonstruował pocisk balistyczny Redstone, na którym wzorując się stworzono rakietę Jupiter C. Z kolei Jupiter C posłużyła do wyniesienia na orbitę pierwszego amerykańskiego sztucznego satelity Ziemi, o nazwie Explorer 1. Można tego satelitę uważać za amerykańską odpowiedź na sowieckiego Sputnika. Pod kierownictwem Wernhera von Brauna powstał też w NASA Saturn V, czyli największa z rakiet na ciekłe paliwo, która rozwiązała problem lotu na Księżyc. Saturn V był wyższy niż 36 piętrowy budynek. Rakieta była dwa razy testowana bez załogi. Pierwszy Saturn V z załogą został wysłany w 1968 r. w programie Apollo 8. Po dwóch kolejnych misjach, w lipcu 1969 r. pierwsza załoga programu Apollo 11 wylądowała na Księżycu.

Wikipedia

Dr Wernher von Braun na tle dysz silników rakiety Saturn V. Rakieta była wyposażona w pięć silników F-1.