Este día en la historia: Robert H. Goddard realiza la primera prueba de vuelo de un cohete de combustible líquido

2023 Autor: Darleen Leonard | [email protected]. Última modificación: 2023-05-26 18:27

Este día en la historia: 16 de marzo de 1926.

En este día en la historia, 1926, Robert Goddard realizó la primera prueba de vuelo de un cohete de combustible líquido en Auburn, Massachusetts. Este cohete alimentado con gasolina y oxígeno líquido se quemó durante unos 20 segundos antes de despegar del suelo y posteriormente elevarse a una altura de 41 pies, alcanzando una velocidad máxima de 60 mph. Desafortunadamente, la cámara que Esther Goddard estaba usando para filmar el primer vuelo se quedó sin película antes de que el cohete lograra dejar el suelo, por lo que no hay un video del evento como lo habría habido.

Goddard grabó lo siguiente sobre este lanzamiento en su diario:

16 de marzo. Fui a Auburn con Sachs en la mañana. Esther y el Sr. Roope salieron a la 1 p.m. Probé el cohete a las 2.30. Se elevó 41 pies y avanzó 184 pies, en 2,5 segundos, después de que la mitad inferior de la boquilla se quemó. Materiales traídos al laboratorio….

A pesar de que se sacó el lanzamiento, el cohete no se levantó al principio, pero la llama salió y hubo un rugido constante. Después de unos segundos, se elevó, lentamente hasta que se despejó el marco, y luego a la velocidad del tren expreso, se curvó hacia la izquierda y golpeó el hielo y la nieve, aún avanzando a gran velocidad.

Goddard había estado realizando experimentos con cohetes de combustible líquido desde 1921. Antes de esto, experimentó con el uso de un flujo de cargas sólidas de fuego rápido, pero esto no fue práctico, por lo que cambió al uso de combustible líquido; algo que había pensado por primera vez en un artículo que escribió el 2 de febrero de 1909, pero que no había seguido en ese momento. Finalmente logró crear un motor para un cohete de combustible líquido en 1923 y mejoró constantemente el diseño, probándolo en bastidores estáticos en un laboratorio.

Su diseño inicial de cohete de combustible líquido tenía la cámara de combustión en la parte superior del cohete con el tanque de combustible en la parte posterior, fuertemente protegido contra el calor (como se puede ver en la imagen). Lo hizo de esta manera ya que pensó que esto mejoraría la estabilidad al tener el empuje en la parte trasera. Después de este vuelo de prueba, se dio cuenta de que este diseño no hacía que el cohete fuera más estable y lo modificó para colocar la cámara de combustión en la parte trasera del cohete, lo cual es más conveniente. Cinco años más tarde, sus cohetes ahora parecían mucho como los cohetes de hoy y comenzó a enfocarse en hacerlos más estables usando un sistema de guía giroscópico. Pronto tuvo éxito en la creación de dicho sistema de guía y, el 28 de marzo de 1935, lanzó su cohete A-5 a una altura de 4800 pies, mientras alcanzaba velocidades supersónicas en ese vuelo.

Los sueños de Goddard de algún día construir un dispositivo que pudiera lanzar a un hombre a la luna y más allá comenzaron en 1899, mientras podaban un cerezo. Esta es su cuenta del evento:

En la tarde del 19 de octubre de 1899, trepé a un cerezo alto y, armado con una sierra que todavía tengo, y un hacha, comencé a cortar las ramas muertas del cerezo. Fue una de las tranquilas y coloridas tardes de pura belleza que tenemos en octubre en Nueva Inglaterra, y mientras miraba hacia los campos en el este, me imaginaba lo maravilloso que sería hacer algún dispositivo que tuviera incluso la posibilidad de ascender. a Marte, y cómo se vería en pequeña escala, si me enviaran desde la pradera a mis pies … Yo era un niño diferente cuando descendí del árbol cuando subí para la existencia, por fin parecía muy intencional.

Más tarde celebró una fiesta personal cada 19 de octubre, su "Día de aniversario". Su sueño de usar un cohete para llegar a la luna y más allá lo ridiculizó en los medios de comunicación. Esto surgió principalmente de un informe publicado en 1920 en el que describió un experimento para lanzar un cohete a la luna y luego cargar el cohete con polvo de destello que se encendería cuando golpeara a la luna. Esto permitiría a las personas en la Tierra con telescopios suficientemente potentes ver el destello y así poder confirmar que el cohete llegó a la Luna. El 13 de enero de 1920, al día siguiente de la publicación de su informe; la New York Times Tenía lo siguiente para decir al respecto en un editorial:

Después de que el cohete abandone nuestro aire y realmente comience su viaje más largo, no se acelerará ni se mantendrá debido a la explosión de las cargas que podría haber dejado. Afirmar que lo sería sería negar una ley fundamental de la dinámica, y solo el Dr. Einstein y su docena elegida, tan pocos y aptos, tienen licencia para hacerlo.

Que el profesor Goddard, con su "cátedra" en el Clark College y el apoyo de la Smithsonian Institution, no conoce la relación de acción y reacción, y la necesidad de tener algo mejor que un vacío contra el cual reaccionar, decir que sería absurdo. Por supuesto, solo parece carecer de los conocimientos que se obtienen diariamente en las escuelas secundarias.

Por supuesto, fue el periodista del Times quien tenía una comprensión errónea de la física, no Goddard, quien era un profesor de física. De hecho, Goddard se había dado cuenta de que esto sería posible cuando todavía estaba en la escuela secundaria cuando leyó Principia Mathematica de Newton y vio que la Tercera Ley de Newton permitiría que algo en el vacío del espacio fuera navegable. La declaración del editor anterior hace referencia en cierta medida a esta ley, pero no se da cuenta de que el cohete que expulsa su combustible a altas velocidades proporciona la "acción y reacción" necesarias para proporcionar empuje en el vacío.

La respuesta de Goddard a esta crítica inicialmente no fue científica en absoluto, simplemente: "Toda visión es una broma hasta que el primer hombre la logra; Una vez realizado, se vuelve un lugar común ".

En 1924, tuvo una respuesta más científica. Publicó un artículo en Ciencia popular mensual donde esbozó un experimento que acababa de hacer para demostrar de manera concluyente, para aquellos que todavía dudaban, que un cohete funcionaría en el vacío. En este experimento, demostró que el cohete realmente funcionaría mejor en el vacío. Específicamente, realizó 50 pruebas de un cohete en una cámara que tenía 1/1500 de presión atmosférica normal. El cohete no solo proporcionó empuje en este entorno, sino que en realidad proporcionó un 20% más de empuje que la misma configuración y prueba realizadas con la presión atmosférica normal.

A pesar de esta prueba concluyente, los medios de comunicación lo criticaron a menudo. No fue hasta el día siguiente al lanzamiento de Apollo 11, mientras se dirigía a la luna, que la New York Times publicó una retractación en sus declaraciones en 1920:

Investigaciones y experimentos posteriores confirmaron los hallazgos de Isaac Newton en el siglo XVII y ahora se ha establecido definitivamente que un cohete puede funcionar tanto en el vacío como en la atmósfera. The Times lamenta el error.

Cotizaciones de Goddard:

Al igual que en las ciencias, hemos aprendido que somos demasiado ignorantes para declarar algo imposible, por lo que para el individuo, ya que no podemos saber cuáles son sus limitaciones, difícilmente podemos decir con certeza que cualquier cosa esté necesariamente dentro o fuera de su alcance. Cada uno debe recordar que nadie puede predecir a qué altura de riqueza, fama o utilidad puede elevarse hasta que se haya esforzado honestamente, y debe obtener valor del hecho de que todas las ciencias han estado, en algún momento, en la misma condición que él, y que a menudo ha demostrado ser cierto que el sueño de ayer es la esperanza de hoy y la realidad de mañana. (Extracto de su discurso valedictorian de la escuela secundaria "Sobre cómo tomar las cosas por sentado"; emitido a la edad de 21 años, habiéndose graduado tarde debido a una enfermedad)

No es una cuestión simple diferenciar los experimentos exitosos que no tienen éxito…. [La mayoría] del trabajo que finalmente es exitoso es el resultado de una serie de pruebas fallidas en las que las dificultades se eliminan gradualmente.

Datos de bonificación:

• En 1951, la NASA y el Ejército de los Estados Unidos tuvieron que pagar $ 1 millón a la viuda de Goddard por violar las patentes de Goddard en sus propios diseños de cohetes. Esto fue en el momento en que el mayor acuerdo de patentes que el gobierno había tenido que pagar. Además, esto era mucho más dinero del que el propio Goddard había recibido para hacer su investigación de cohetes.
• Goddard no solo fue un pionero de los cohetes de combustible líquido, sino que también fue el primero en experimentar con los propulsores de iones en 1916 y 1917. No buscaba usar estos propulsores para impulsar un cohete hacia el espacio, sino más bien utilizar Ellos para impulsar algo una vez que ya estaba en el espacio. A pesar de que no experimentó con esto hasta 1916, en realidad lo pensó solo dos años después de terminar la escuela secundaria, mencionándolo en una entrada de diario del 6 de septiembre de 1906. Desde entonces, este tipo de propulsor se ha utilizado varias veces en aplicaciones espaciales reales e incluso se está considerando para la Estación Espacial Internacional. La estación espacial actualmente utiliza cohetes químicos para empujarse de nuevo a la órbita correcta, ya que la resistencia atmosférica la ralentiza y hace que descienda. Esto cuesta $ 210 millones por año. Se piensa que con los propulsores de iones, este costo podría reducirse a alrededor de $ 11 millones por año.
• Los primeros diseños de cohetes de Goddard lograron solo un 2% de eficiencia, lo que es increíblemente bajo para un motor térmico. Sin embargo, pronto intentó aplicar una boquilla especial a sus cohetes, desarrollada por Gustav De Laval para motores de vapor. Esta boquilla incrementó la eficiencia de cohetes de Goddard a 63%.
• El diseño de Goddard para utilizar el oxígeno líquido ya necesario para enfriar la cámara de combustión antes de ser utilizado como suministro de oxígeno para el cohete todavía se utiliza hasta el día de hoy. Esto es esencial para evitar que los materiales sólidos de la cámara de combustión se quemen mientras el cohete está disparando.
• En el artículo de Goddard de 1920 publicado por Smithsonian, también describió claramente el diseño de un escudo térmico que se usará para reingresar a la atmósfera de la Tierra a altas velocidades. En su diseño, las capas de algún material que podría soportar altas temperaturas se quemarían a medida que la nave de retorno descendiera, con un conductor de calor pobre entre cada capa para aislar las otras capas. De esta manera, con suficientes capas, sería posible evitar que la nave se consuma en la reentrada.
• Goddard tuvo numerosos problemas de salud a lo largo de su vida, comenzando cuando era joven. Cuando era niño, constantemente tenía que lidiar con problemas estomacales, lo que hacía que permaneciera muy delgado y frágil. También sufrió una variedad de episodios con bronquitis y varios resfriados. Todo esto hizo que terminara dos años por detrás de otros estudiantes de su edad en la escuela. Sin embargo, con todo este tiempo enfermo en la cama, pronto se convirtió en un autodidacta, frecuentemente revisando varios libros de ciencias físicas de la biblioteca y estudiándolos vorazmente. Como adulto, continuó siendo propenso a la enfermedad, más severamente después de recibir su PhD y de ocupar un puesto en Princeton, contrajo tuberculosis y se vio obligado a abandonar Princeton y regresar a casa para recuperarse.
• Goddard murió de cáncer el 10 de agosto de 1945 a los 62 años. Solo 12 años después, el 4 de octubre de 1957, la Unión Soviética usaría con éxito un cohete de combustible líquido para lanzar un objeto hecho por el hombre a la órbita, Sputnik 1 ("Satellite 1"). El 12 de abril de 1961, Yuri Gagarin se convirtió en el primer humano en ser lanzado al espacio. Apenas 8 años después, Neil Armstrong y Edwin Aldrin, Jr. caminaron sobre la luna. Si hubiera estado vivo, Goddard habría tenido 78 años cuando su sueño por el que se burló se logró finalmente.
• Los cohetes fueron inventados originalmente por los chinos en algún momento después del descubrimiento de lo que eventualmente se llamaría pólvora. La invención del "polvo negro" fue bastante accidental cuando los alquimistas que intentaron crear el Elixir de la Vida crearon el polvo. Los seres humanos, al ser humanos, conducen rápidamente al desarrollo de varios dispositivos incendiarios, incluidas las flechas de fuego propulsadas por cohetes. Genghis Khan más tarde robaría esta tecnología a los chinos y usaría cohetes para conquistar partes de Europa Oriental y Central. Los británicos no comenzaron a usar cohetes hasta principios del siglo XIX, cuando usaron cohetes contra ellos mientras luchaban contra soldados indios a fines del siglo XVIII.
• Los cohetes utilizados en la batalla de Fort McHenry, cerca de Baltimore, que inspiraron el himno nacional de los EE. UU., Fueron cohetes Congreve. Los cohetes Congreve fueron inventados por Sir William Congreve en 1804. Estos cohetes tenían una carcasa de hierro y utilizaban polvo negro como combustible con cabezas explosivas en la parte superior, a menudo equipadas con metralla. Se unieron a postes de madera y se lanzaron desde marcos de metal. Estos cohetes no eran terriblemente efectivos, a menudo explotaban en el aire, en lugar de ser impactados por un objetivo. Además, eran casi imposibles de apuntar con precisión. Sin embargo, tenían un rango de dos millas y funcionaron bien como un arma psicológica.
• A pesar de los numerosos intentos de convencerlos de lo contrario, el ejército de los Estados Unidos inicialmente no estaba interesado en los cohetes de Goddard, ya que no veían cómo serían útiles. Finalmente, la Armada hizo un contrato con Goddard para construir cohetes de combustible líquido para ayudar a los aviones a despegar de los barcos.
• Durante la Primera Guerra Mundial, Goddard comenzó a trabajar en un dispositivo similar a la bazuca para ser utilizado por los militares. Incluso desarrolló un prototipo de esta infantería ligera, arma sin retroceso y lo demostró al Ejército de los Estados Unidos. Sin embargo, la guerra terminó cinco días después de la demostración, por lo que su invento no se utilizó en este momento. En la Segunda Guerra Mundial, los militares comenzaron a usar granadas propulsadas por cohetes, muy similares a los diseños que Goddard había ideado más de dos décadas antes. Esto no es sorprendente, ya que esta bazuca fue desarrollada por uno de los colegas de Goddard en la Universidad de Clark, el Dr. C. N. Hickman, quien también trabajó con Goddard en el prototipo de la Primera Guerra Mundial.
• De Laval no solo hizo importantes contribuciones a las máquinas de vapor y, por supuesto, al diseño de cohetes con su boquilla, sino que también creó el primer separador de crema de leche centrífuga del mundo en 1894.