Dzisiejsze rakiety to niezwykłe kolekcje ludzkiej pomysłowości, które mają swoje korzenie w nauce i technologii z przeszłości. Są to naturalne następstwa dosłownie tysięcy lat eksperymentów i badań rakiety i napęd rakietowy.
Jednym z pierwszych urządzeń, które z powodzeniem stosowało zasady lotu rakietowego, był drewniany ptak. Grek Archytas mieszkał w mieście Tarentum, obecnie w południowych Włoszech, około 400 r.p.n.e. Archytas zdziwił i rozbawił mieszkańców Tarentum latając gołębiem wykonanym z drewna. Unosząca się para napędzała ptaka zawieszonego na drutach. Gołąb zastosował zasadę reakcji na działanie, której nie podano jako prawo naukowe do XVII wieku.
Bohater z Aleksandrii, inny Grek, wynalazł podobne rakietowe urządzenie zwane eolipile około trzysta lat po gołębiu Archytasa. Używał również pary jako gazu napędowego. Hero zamontował kulę na czajniku z wodą. Ogień pod czajnikiem zamienił wodę w parę, a gaz przepłynął rurami do kuli. Dwie rurki w kształcie litery L po przeciwnych stronach kuli umożliwiły ulatnianie się gazu i pchnęły kulę, która spowodowała jej obrót.
Chińczycy podobno mieli w pierwszym wieku prostą formę prochu z saletry, siarki i pyłu węglowego A.D. Napełniali bambusowe rurki mieszanką i wrzucali je do ognia, aby wywoływać eksplozje podczas religii festiwale.
Niektóre z tych rur najprawdopodobniej nie wybuchły i zamiast tego wypadły z płomieni, napędzane przez gazy i iskry wytwarzane przez płonący proch. Następnie Chińczycy rozpoczęli eksperymenty z rurkami pełnymi prochu. Przymocowali bambusowe rurki do strzał i w pewnym momencie wypuścili je łukami. Wkrótce odkryli, że te rury prochowe mogą wystrzelić tylko dzięki mocy wytwarzanej przez ulatniający się gaz. Narodziła się pierwsza prawdziwa rakieta.
Pierwsze użycie prawdziwych rakiet jako broni odnotowano w 1232 r. Chińczycy i Mongołowie walczyli ze sobą, a Chińczycy odpychali Najeźdźcy mongolscy z zaporą „strzały latającego ognia” podczas bitwy o Kai-Keng.
Te strzały ognia były prostą formą rakiety na paliwo stałe. Rurka, zamknięta z jednej strony, zawierała proch. Drugi koniec pozostawiono otwarty, a rurkę przymocowano do długiego drążka. Gdy proszek został zapalony, szybkie spalenie proszku spowodowało powstanie ognia, dymu i gazu, które uciekły z otwartego końca, powodując ciąg. Kij działał jako prosty system naprowadzania, który utrzymywał rakietę w jednym ogólnym kierunku podczas lotu w powietrzu.
Nie jest jasne, jak skuteczne były te strzały latającego ognia jako broń do zniszczenia, ale ich psychologiczny wpływ na Mongołów musiał być ogromny.
W Anglii mnich o imieniu Roger Bacon pracował nad ulepszonymi formami prochu strzelniczego, co znacznie zwiększyło zasięg rakiet.
We Francji Jean Froissart odkrył, że dokładniejsze loty można osiągnąć, wystrzeliwując rakiety przez rury. Pomysł Froissarta był prekursorem współczesnej bazooki.
Rakiety popadły w niełaskę jako broń wojenna w XVI wieku, chociaż nadal były używane fajerwerki wyświetla. Johann Schmidlap, niemiecki producent fajerwerków, wynalazł „rakietę krokową”, wieloetapowy pojazd do podnoszenia fajerwerków na wyższe wysokości. Duża rakieta pierwszego stopnia zawierała mniejszą rakietę drugiego stopnia. Kiedy duża rakieta spłonęła, mniejsza kontynuowała wspinanie się na większą wysokość, zanim obsypała niebo świecącymi żarami. Pomysł Schmidlapa ma podstawowe znaczenie dla wszystkich rakiet, które obecnie latają w kosmos.
Mniej znany chiński urzędnik o nazwisku Wan-Hu wprowadził rakiety jako środek transportu. Z pomocą wielu asystentów zmontował latające krzesło z napędem rakietowym, mocując dwa duże latawce do krzesła i 47 rakiet ze strzałami ognistymi do latawców.
Wan-Hu usiadł na krześle w dniu lotu i wydał rozkaz, aby odpalić rakiety. Czterdziestu siedmiu asystentów rakietowych, każdy uzbrojony we własną pochodnię, rzuciło się do przodu, aby zapalić zapalniki. Rozległ się ogromny ryk, któremu towarzyszyły kłęby dymu. Kiedy dym zniknął, Wan-Hu i jego latające krzesło zniknęli. Nikt nie wie na pewno, co się stało z Wan-Hu, ale jest prawdopodobne, że on i jego krzesło zostali rozerwani na strzępy, ponieważ strzały ognia były tak samo skłonne do eksplozji, jak i do latania.
Podstawę naukową współczesnych podróży kosmicznych opracował wielki angielski naukowiec Sir Isaac Newton w drugiej połowie XVII wieku. Newton zorganizował swoje rozumienie ruchu fizycznego w trzy naukowe prawa wyjaśniające, jak działają rakiety i dlaczego są one w stanie to zrobić w próżni kosmosu. Prawa Newtona wkrótce zaczęły mieć praktyczny wpływ na konstrukcję rakiet.
Eksperymentatorzy i naukowcy z Niemiec i Rosji rozpoczęli pracę z rakietami o masie ponad 45 kilogramów w XVIII wieku. Niektóre były tak potężne, że ich uciekające płomienie wydechowe zanurzały głębokie dziury w ziemi przed odlotem.
Rakiety przeżyły krótkie odrodzenie jako broń wojenną pod koniec XVIII wieku i na początku XIX wieku. Sukces indyjskich ostrzałów rakietowych przeciwko Brytyjczykom w 1792 i ponownie w 1799 roku wzbudził zainteresowanie eksperta artylerii, pułkownika Williama Congreve'a, który postanowił zaprojektować rakiety do użycia przez Brytyjczyków wojskowy.
Rakiety Congreve odniosły duży sukces w bitwie. Używani przez brytyjskie statki do walenia w fort McHenry w wojnie 1812 roku, zainspirowali Francisa Scotta Keya do napisania w swoim wierszu „czerwonego blasku rakiet”, który później stał się Baner z gwiazdami.
Jednak nawet przy pracy Congreve naukowcy od samego początku nie poprawili dokładności rakiet. Niszczycielskim charakterem rakiet wojennych nie była ich celność ani siła, ale ich liczba. Podczas typowego oblężenia tysiące mogą zostać wystrzelone w kierunku wroga.
Naukowcy rozpoczęli eksperymenty ze sposobami poprawy dokładności. William Hale, angielski naukowiec, opracował technikę zwaną stabilizacją spinu. Wydostające się gazy spalinowe uderzyły w małe łopatki na dnie rakiety, powodując, że obraca się ona podobnie jak kula w locie. Odmiany tej zasady są nadal stosowane.
Rakiety były z powodzeniem używane w bitwach na całym kontynencie europejskim. Austriackie brygady rakietowe spotkały się jednak z nowymi projektami artylerii podczas wojny z Prusami. Armaty ładujące zamki z gwintowanymi lufami i eksplodującymi głowicami były znacznie skuteczniejszą bronią wojenną niż najlepsze rakiety. Po raz kolejny rakiety spadły do użytku w czasie pokoju.
Konstantin Tsiolkovsky, rosyjski nauczyciel i naukowiec, po raz pierwszy zaproponował pomysł eksploracji kosmosu w 1898 roku. W 1903 r. Tsiolkovsky zasugerował użycie ciekłych propelentów do rakiet, aby osiągnąć większy zasięg. Stwierdził, że prędkość i zasięg rakiety są ograniczone jedynie prędkością wydmuchiwania uciekających gazów. Ciołkowski został nazwany ojcem współczesnej astronautyki ze względu na swoje pomysły, staranne badania i świetną wizję.
Robert H. Goddard, amerykański naukowiec, przeprowadził praktyczne eksperymenty w rocketrii na początku XX wieku. Zainteresował się osiąganiem wyższych wysokości niż było to możliwe w przypadku balonów lżejszych od powietrza i opublikował broszurę w 1919 roku, Metoda osiągania ekstremalnych wysokości. Była to matematyczna analiza tego, co dziś nazywa się rakietą meteorologiczną.
Najwcześniejsze eksperymenty Goddarda dotyczyły rakiet na paliwo stałe. W 1915 r. Zaczął wypróbowywać różne rodzaje paliw stałych i mierzyć prędkości spalin spalanych gazów. Przekonał się, że rakietę można lepiej napędzać płynnym paliwem. Nikt nigdy wcześniej nie zbudował udanej rakiety na paliwo ciekłe. Było to znacznie trudniejsze przedsięwzięcie niż rakiety na paliwo stałe, wymagające zbiorników paliwa i tlenu, turbin i komór spalania.
Goddard osiągnął pierwszy udany lot rakietą na paliwo ciekłe 16 marca 1926 r. Jego rakieta, napędzana ciekłym tlenem i benzyną, latała tylko przez dwie i pół sekundy, ale wspięła się na 12,5 metra i wylądowała 56 metrów w polu kapusty. Lot nie był imponujący jak na dzisiejsze standardy, ale benzyna rakietowa Goddarda była zapowiedzią zupełnie nowej ery lotów rakietowych.
Jego eksperymenty z rakietami na paliwo ciekłe trwały przez wiele lat. Jego rakiety stały się większe i poleciały wyżej. Opracował system żyroskopowy do sterowania lotem i przedział ładunku dla instrumentów naukowych. Zastosowano systemy odzyskiwania spadochronów w celu bezpiecznego zwrotu rakiet i instrumentów. Goddard został nazwany ojcem współczesnej rakiety ze względu na swoje osiągnięcia.
Trzeci wielki pionier kosmosu, Hermann Oberth z Niemiec, opublikował w 1923 roku książkę o podróżach w kosmos. Wiele małych społeczeństw rakietowych powstało na całym świecie z powodu jego pism. Utworzenie jednego takiego społeczeństwa w Niemczech, Verein fur Raumschiffahrt lub Society for Space Travel, doprowadziło do rozwoju Rakieta V-2 używane przeciwko Londynowi podczas II wojny światowej.
Niemieccy inżynierowie i naukowcy, w tym Oberth, zgromadzili się w Peenemunde nad brzegiem Bałtyku Morze w 1937 r., Gdzie zbudowano najbardziej zaawansowaną rakietę tamtych czasów i pilotowano ją Wernher von Braun. Rakieta V-2, zwana w Niemczech A-4, była niewielka w porównaniu do dzisiejszych konstrukcji. Osiągnął swój wielki ciąg, spalając mieszaninę ciekłego tlenu i alkoholu w tempie około jednej tony co siedem sekund. V-2 była potężną bronią, która mogła zniszczyć całe bloki miasta.
Na szczęście dla Londynu i sił alianckich V-2 przybył zbyt późno w wojnie, aby zmienić swój wynik. Niemniej niemieccy naukowcy i inżynierowie od rakiet opracowali już plany dotyczące zaawansowanych rakiet zdolnych do rozciągnięcia Ocean Atlantycki i lądowanie w USA. Te pociski miałyby skrzydlate górne stopnie, ale bardzo małą ładowność możliwości.
Wiele nieużywanych V-2 i komponentów zostało schwytanych przez aliantów wraz z upadkiem Niemiec, a wielu niemieckich naukowców zajmujących się rakietami przybyło do USA, podczas gdy inni wyjechali do Związku Radzieckiego. Zarówno USA, jak i Związek Radziecki zdały sobie sprawę z potencjału rakiety jako broni wojskowej i rozpoczęły różnorodne programy eksperymentalne.
USA rozpoczęły program z atmosferycznymi rakietami na dużej wysokości, jednym z pierwszych pomysłów Goddarda. Później opracowano szereg międzykontynentalnych rakiet balistycznych średniego i dalekiego zasięgu. Stały się one punktem wyjścia dla amerykańskiego programu kosmicznego. Pociski takie jak Redstone, Atlas i Titan ostatecznie wypuszczą astronautów w kosmos.
Świat był oszołomiony wiadomością o sztucznym satelicie krążącym wokół Ziemi wystrzelonym przez Związek Radziecki 4 października 1957 r. Satelita, nazwany Sputnik 1, był pierwszym udanym wejściem w wyścig o przestrzeń między dwoma supermocarstwami, ZSRR Unia i USA ZSRR po wystrzeleniu satelity przewożącego na pokładzie psa o imieniu Laika na mniej niż miesiąc później. Laika przeżyła w kosmosie przez siedem dni, zanim została uśpiona, zanim skończyło się zaopatrzenie w tlen.
Kilka miesięcy po pierwszym Sputniku USA podążyły za Związkiem Radzieckim własnym satelitą. Explorer I został wystrzelony przez armię USA 31 stycznia 1958 r. W październiku tego roku USA formalnie zorganizowały program kosmiczny, tworząc NASA, National Aeronautics and Space Administration. NASA stała się agencją cywilną, której celem jest pokojowe badanie przestrzeni kosmicznej z korzyścią dla całej ludzkości.
Nagle wiele osób i maszyn zostało wystrzelonych w kosmos. Astronauci okrążyli Ziemię i wylądowali na Księżycu. Robot-statek kosmiczny podróżował na planety. Przestrzeń została nagle otwarta na eksplorację i komercyjne wykorzystanie. Satelity umożliwiły naukowcom badanie naszego świata, prognozowanie pogody i natychmiastową komunikację na całym świecie. Trzeba było zbudować szeroką gamę potężnych i wszechstronnych rakiet wraz ze wzrostem zapotrzebowania na coraz większą ładowność.
Rakiety ewoluowały od prostych urządzeń prochowych w gigantyczne pojazdy zdolne do podróży w kosmos od najwcześniejszych dni odkryć i eksperymentów. Otworzyli wszechświat do bezpośredniej eksploracji przez ludzkość.