Os foguetes de hoje são coleções notáveis de engenhosidade humana que têm sua raízes na ciência e tecnologia do passado. São conseqüências naturais de literalmente milhares de anos de experimentação e pesquisa em foguetes e propulsão de foguetes.
Um dos primeiros dispositivos a empregar com sucesso os princípios do voo com foguetes foi um pássaro de madeira. Um grego chamado Arquitas morava na cidade de Tarentum, agora parte do sul da Itália, por volta de 400 a.C. Archytas confundiu e divertiu os cidadãos de Tarentum ao voar com um pombo de madeira. A fuga de vapor impulsionou o pássaro, que estava suspenso nos fios. O pombo usou o princípio de ação-reação, que não foi declarado como direito científico até o século XVII.
Herói de Alexandria, outro grego, inventou um dispositivo semelhante a um foguete chamado eolipile cerca de trezentos anos após o pombo de Archytas. Também usava vapor como gás propulsivo. Hero montou uma esfera em cima de uma chaleira de água. Um incêndio abaixo da chaleira transformou a água em vapor, e o gás viajou através de canos para a esfera. Dois tubos em forma de L nos lados opostos da esfera permitiram que o gás escapasse e empurraram a esfera que o fez girar.
Os chineses supostamente tinham uma forma simples de pólvora feita com salitre, enxofre e pó de carvão vegetal no primeiro século A.D. Eles encheram os tubos de bambu com a mistura e os jogaram no fogo para criar explosões durante as religiões. festivais.
É provável que alguns desses tubos não tenham explodido e, em vez disso, tenham escapado das chamas, impulsionados pelos gases e faíscas produzidas pela pólvora em chamas. Os chineses começaram então a experimentar os tubos cheios de pólvora. Prenderam tubos de bambu a flechas e os lançaram com arcos em algum momento. Logo eles descobriram que esses tubos de pólvora podiam se lançar apenas pela energia produzida pelo gás que escapava. O primeiro foguete verdadeiro nasceu.
O primeiro uso de foguetes verdadeiros como armas é relatado como ocorrendo em 1232. Os chineses e os mongóis estavam em guerra entre si, e os chineses repeliram o Invasores mongóis com uma enxurrada de "flechas de fogo voador" durante a batalha de Kai-Keng.
Essas flechas de fogo eram uma forma simples de um foguete de propulsão sólida. Um tubo, tampado em uma extremidade, continha pólvora. A outra extremidade foi deixada aberta e o tubo foi preso a um bastão longo. Quando o pó foi incendiado, a queima rápida do pó produziu fogo, fumaça e gás que escaparam pela extremidade aberta, produzindo um impulso. O bastão agia como um sistema de orientação simples que mantinha o foguete em uma direção geral, enquanto voava pelo ar.
Não está claro qual a eficácia dessas flechas de fogo voador como armas de destruição, mas seus efeitos psicológicos sobre os mongóis devem ter sido formidáveis.
Na Inglaterra, um monge chamado Roger Bacon trabalhou em formas aprimoradas de pólvora que aumentaram bastante o alcance dos foguetes.
Na França, Jean Froissart descobriu que voos mais precisos poderiam ser alcançados lançando foguetes através de tubos. A ideia de Froissart foi a precursora da bazuca moderna.
Os foguetes caíram em desfavor como armas de guerra no século XVI, embora ainda fossem usados para fogos de artifício exibe. Johann Schmidlap, um fabricante alemão de fogos de artifício, inventou o "foguete escalonado", um veículo de várias etapas para elevar os fogos de artifício a grandes altitudes. Um grande foguete de primeiro estágio carregava um foguete de segundo estágio menor. Quando o foguete grande ardeu, o menor continuou a uma altitude mais alta antes de regar o céu com cinzas brilhantes. A ideia de Schmidlap é básica para todos os foguetes que vão para o espaço hoje.
Um oficial chinês menos conhecido chamado Wan-Hu introduziu foguetes como meio de transporte. Ele montou uma cadeira voadora movida a foguete com a ajuda de muitos assistentes, prendendo duas pipas grandes na cadeira e 47 foguetes de flecha de fogo nas pipas.
Wan-Hu sentou-se na cadeira no dia do voo e deu o comando para acender os foguetes. Quarenta e sete assistentes de foguetes, cada um armado com sua própria tocha, avançaram para acender os fusíveis. Houve um tremendo rugido acompanhado por nuvens de fumaça. Quando a fumaça se dissipou, Wan-Hu e sua cadeira voadora se foram. Ninguém sabe ao certo o que aconteceu com Wan-Hu, mas é provável que ele e sua cadeira tenham sido despedaçados porque as flechas de fogo estavam tão aptas a explodir quanto a voar.
A base científica para as viagens espaciais modernas foi apresentada pelo grande cientista inglês Sir Isaac Newton durante a última parte do século XVII. Newton organizou sua compreensão do movimento físico em três leis científicas que explicavam como os foguetes funcionavam e por que eles são capazes de fazê-lo no vácuo do espaço sideral. As leis de Newton logo começaram a ter um impacto prático no design de foguetes.
Experimentadores e cientistas na Alemanha e na Rússia começaram a trabalhar com foguetes com massas de mais de 45 kg no século XVIII. Alguns eram tão poderosos que suas chamas de escape escapavam de buracos profundos no chão antes da decolagem.
Os foguetes experimentaram um breve renascimento como armas de guerra durante o final do século 18 e o início do século 19. O sucesso das barragens de foguetes indianos contra os britânicos em 1792 e novamente em 1799 despertou o interesse do especialista em artilharia coronel William Congreve, que se propôs a projetar foguetes para uso dos britânicos militares.
Os foguetes Congreve foram altamente bem-sucedidos na batalha. Usados por navios britânicos para bater em Fort McHenry na Guerra de 1812, inspiraram Francis Scott Key a escrever sobre "o brilho vermelho dos foguetes" em seu poema que mais tarde se tornaria o Banner com estrelas.
Mesmo com o trabalho de Congreve, no entanto, os cientistas não haviam melhorado muito a precisão dos foguetes desde os primeiros dias. A natureza devastadora dos foguetes de guerra não era sua precisão ou poder, mas seus números. Durante um cerco típico, milhares podem ser disparados contra o inimigo.
Os pesquisadores começaram a experimentar maneiras de melhorar a precisão. William Hale, um cientista inglês, desenvolveu uma técnica chamada estabilização de rotação. Os gases de escapamento atingiram pequenas palhetas no fundo do foguete, fazendo com que ele girasse como uma bala em vôo. Variações desse princípio ainda são usadas hoje.
Foguetes continuaram sendo usados com sucesso em batalhas em todo o continente europeu. As brigadas austríacas de foguetes enfrentaram seu confronto com peças de artilharia recentemente projetadas em uma guerra com a Prússia. Canhões que carregavam culatra com canos estriados e ogivas explosivas eram armas de guerra muito mais eficazes do que os melhores foguetes. Mais uma vez, os foguetes foram relegados para usos em tempos de paz.
Konstantin Tsiolkovsky, professor e cientista russo, propôs a idéia da exploração espacial em 1898. Em 1903, Tsiolkovsky sugeriu o uso de propulsores líquidos para foguetes para alcançar maior alcance. Ele afirmou que a velocidade e o alcance de um foguete eram limitados apenas pela velocidade de escape dos gases que escapavam. Tsiolkovsky foi chamado o pai da astronáutica moderna por suas idéias, pesquisa cuidadosa e grande visão.
Robert H. Goddard, um cientista americano, conduziu experimentos práticos em foguetes no início do século XX. Ele se interessou em alcançar altitudes mais altas do que era possível para balões mais leves que o ar e publicou um panfleto em 1919, Um método para alcançar altitudes extremas. Era uma análise matemática do que hoje é chamado de foguete meteorológico.
As primeiras experiências de Goddard foram com foguetes de propulsão sólida. Ele começou a experimentar vários tipos de combustíveis sólidos e a medir as velocidades de escape dos gases queimados em 1915. Ele ficou convencido de que um foguete poderia ser melhor impulsionado por combustível líquido. Ninguém jamais havia construído um foguete de propulsão líquida bem-sucedido antes. Foi uma tarefa muito mais difícil do que foguetes de propulsão sólida, exigindo tanques de combustível e oxigênio, turbinas e câmaras de combustão.
Goddard conseguiu o primeiro vôo bem-sucedido com um foguete de propulsor líquido em 16 de março de 1926. Alimentado por oxigênio líquido e gasolina, seu foguete voou por apenas dois segundos e meio, mas subiu 12,5 metros e aterrissou 56 metros em um canteiro de repolho. O vôo não impressionou os padrões de hoje, mas o foguete a gasolina de Goddard foi o precursor de toda uma nova era no voo com foguetes.
Suas experiências com foguetes propulsores de líquidos continuaram por muitos anos. Seus foguetes ficaram maiores e voaram mais alto. Ele desenvolveu um sistema de giroscópio para controle de vôo e um compartimento de carga útil para instrumentos científicos. Sistemas de recuperação de pára-quedas foram empregados para devolver foguetes e instrumentos com segurança. Goddard foi chamado o pai do foguete moderno por suas realizações.
Um terceiro grande pioneiro espacial, Hermann Oberth, da Alemanha, publicou um livro em 1923 sobre viagens ao espaço sideral. Muitas pequenas sociedades de foguetes surgiram em todo o mundo por causa de seus escritos. A formação de uma dessas sociedades na Alemanha, a Verein fur Raumschiffahrt ou Society for Space Travel, levou ao desenvolvimento da Foguete V-2 usado contra Londres na Segunda Guerra Mundial.
Engenheiros e cientistas alemães, incluindo Oberth, se reuniram em Peenemünde, às margens do Báltico Mar em 1937, onde o foguete mais avançado de seu tempo foi construído e voado sob a direção de Wernher von Braun. O foguete V-2, chamado A-4 na Alemanha, era pequeno em comparação aos projetos de hoje. Ele alcançou seu grande impulso queimando uma mistura de oxigênio líquido e álcool a uma taxa de cerca de uma tonelada a cada sete segundos. O V-2 era uma arma formidável que poderia devastar quarteirões inteiros da cidade.
Felizmente para Londres e as forças aliadas, o V-2 chegou tarde demais na guerra para mudar seu resultado. Não obstante, os cientistas e engenheiros alemães de foguetes já haviam traçado planos para mísseis avançados capazes de o Oceano Atlântico e o pouso nos EUA. Esses mísseis teriam alado estágios superiores, mas carga útil muito pequena capacidades.
Muitos V-2 e componentes não utilizados foram capturados pelos Aliados com a queda da Alemanha, e muitos cientistas alemães de foguetes vieram para os EUA, enquanto outros foram para a União Soviética. Tanto os EUA quanto a União Soviética perceberam o potencial do foguete como arma militar e começaram uma variedade de programas experimentais.
Os EUA iniciaram um programa com foguetes atmosféricos de alta altitude, uma das primeiras idéias de Goddard. Uma variedade de mísseis balísticos intercontinentais de médio e longo alcance foram desenvolvidos posteriormente. Estes tornaram-se o ponto de partida do programa espacial dos EUA. Mísseis como Redstone, Atlas e Titan acabariam lançando astronautas no espaço.
O mundo ficou surpreso com a notícia de um satélite artificial em órbita terrestre lançado pela União Soviética em 4 de outubro de 1957. Chamado Sputnik 1, o satélite foi a primeira entrada bem-sucedida em uma corrida pelo espaço entre duas nações da superpotência, a União Soviética. Union e os EUA Os soviéticos seguiram com o lançamento de um satélite que transportava um cachorro chamado Laika a menos de um mês mais tarde. Laika sobreviveu no espaço por sete dias antes de ser adormecida antes que seu suprimento de oxigênio acabasse.
Os EUA seguiram a União Soviética com um satélite próprio alguns meses após o primeiro Sputnik. O Explorer I foi lançado pelo Exército dos EUA em 31 de janeiro de 1958. Em outubro daquele ano, os EUA organizaram formalmente seu programa espacial criando NASA, Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço. A NASA se tornou uma agência civil com o objetivo de exploração pacífica do espaço para o benefício de toda a humanidade.
De repente, muitas pessoas e máquinas estavam sendo lançadas no espaço. Os astronautas orbitaram a terra e pousaram na lua. Nave espacial robô viajou para planetas. De repente, o espaço foi aberto à exploração e exploração comercial. Os satélites permitiram aos cientistas investigar nosso mundo, prever o clima e se comunicar instantaneamente em todo o mundo. Uma ampla variedade de foguetes poderosos e versáteis teve que ser construída à medida que a demanda por cargas úteis cada vez maiores aumentava.
Os foguetes evoluíram de simples dispositivos de pólvora para veículos gigantes capazes de viajar para o espaço desde os primeiros dias de descoberta e experimentação. Eles abriram o universo para direcionar a exploração pela humanidade.