De principes van raketten werden voor het eerst meer dan 2000 jaar geleden getest, maar het is pas de afgelopen 70 jaar geleden dat deze machines zijn gebruikt voor toepassingen in ruimteverkenning. Tegenwoordig brengen raketten routinematig ruimtevaartuigen naar andere planeten in ons zonnestelsel. Dichter bij de aarde kunnen raketten die voorraden naar het internationale ruimtestation vervoeren, naar de aarde terugkeren, zelfstandig landen en opnieuw worden gebruikt.
Vroege raketten
Er zijn verhalen over rakettechnologie die duizenden jaren geleden werd gebruikt. Zo toonde Archytas, een Griekse filosoof en wiskundige, rond 400 voor Christus een houten duif die aan draden was opgehangen. De duif werd rondgeduwd door ontsnappende stoom, aldus NASA.
Ongeveer 300 jaar na het duivenexperiment zou Hero of Alexandria de aeolipile (ook wel Hero's engine genoemd) hebben uitgevonden, voegde NASA eraan toe. Het bolvormige apparaat zat bovenop een kokende plas water. Gas uit het stomende water ging de bol in en ontsnapte door twee L-vormige buizen aan weerszijden. De stuwkracht veroorzaakt door de ontsnappende stoom deed de bol draaien.
Historici geloven dat de Chinezen rond de eerste eeuw na Christus de eerste echte raketten ontwikkelden.Ze werden gebruikt voor kleurrijke vertoningen tijdens religieuze festivals, vergelijkbaar met modern vuurwerk.
De volgende paar honderd jaar werden raketten voornamelijk gebruikt als militaire wapens, waaronder een versie genaamd de Congreve-raket, ontwikkeld door het Britse leger in de vroege jaren 1800.
Vaders van raketten
In de moderne tijd erkennen degenen die tegenwoordig in de ruimtevaart werken vaak drie 'raketvaders' die de eerste raketten de ruimte in hebben geduwd. Slechts één van de drie overleefde lang genoeg om te zien dat raketten werden gebruikt voor ruimteverkenning.
De Russische Konstantin E. Tsiolkovsky (1857-1935) publiceerde in 1903, wat nu bekend staat als de "raketvergelijking", in een Russisch luchtvaarttijdschrift, volgens NASA. De vergelijking heeft betrekking op de relaties tussen raketsnelheid en massa, en hoe snel de gas gaat weg wanneer het de uitlaat van het drijfgas verlaat en hoeveel drijfgas er is. Tsiolkovsky publiceerde in 1929 ook een theorie van meertrapsraketten.
Robert Goddard (1882-1945) was een Amerikaanse natuurkundige die op 16 maart 1926 de eerste vloeibare raket naar Auburn, Massachusetts, stuurde. Hij had twee Amerikaanse patenten voor het gebruik van een vloeibare raket en ook voor een twee- of drietraps raket op vaste brandstof, volgens NASA.
Hermann Oberth (1894-1989) werd geboren in Roemenië en verhuisde later naar Duitsland. Volgens NASA raakte hij al op jonge leeftijd geïnteresseerd in raketten en op 14-jarige leeftijd stelde hij zich een 'terugslagraket' voor die met niets anders dan zijn eigen uitlaat door de ruimte kon bewegen. Als volwassene bestudeerde hij meertrapsraketten en hoe hij een raket moest gebruiken om aan de zwaartekracht van de aarde te ontsnappen. Zijn nalatenschap wordt aangetast door het feit dat hij tijdens de Tweede Wereldoorlog de V-2-raket voor nazi-Duitsland heeft helpen ontwikkelen; de raket werd gebruikt voor verwoestende bombardementen op Londen. Oberth leefde tientallen jaren nadat de ruimteverkenning was begonnen en zag raketten mensen helemaal naar de maan brengen en keek hoe de herbruikbare ruimteveerploeg keer op keer de ruimte in ging.
Raketten in ruimtevlucht
Na de Tweede Wereldoorlog emigreerden verschillende Duitse raketwetenschappers naar zowel de Sovjet-Unie als de Verenigde Staten, om die landen te helpen bij de ruimterace van de jaren zestig. In die wedstrijd streden beide landen om technologische en militaire superioriteit aan te tonen, waarbij ze de ruimte als grens gebruikten.
Raketten werden ook gebruikt om metingen te doen aan straling in de bovenste atmosfeer na kernproeven. De nucleaire explosies stopten grotendeels na het Limited Nuclear Test Ban Treaty in 1963.
Hoewel raketten goed werkten in de atmosfeer van de aarde, was het moeilijk om erachter te komen hoe ze in de ruimte konden worden gestuurd. Rakettechniek stond nog in de kinderschoenen en computers waren niet krachtig genoeg om simulaties uit te voeren. Dit betekende dat talloze vliegproeven eindigden met het dramatisch exploderen van seconden of minuten na het verlaten van het lanceerplatform.
Met tijd en ervaring werd er echter vooruitgang geboekt. Voor het eerst werd een raket gebruikt om iets de ruimte in te sturen tijdens de Spoetnik-missie, die op 4 oktober 1957 een Sovjet-satelliet lanceerde. Na een paar mislukte pogingen gebruikten de Verenigde Staten een Jupiter-C-raket om hun Explorer 1 op te tillen. satelliet de ruimte in op 1 februari 1958.
Het duurde nog enkele jaren voordat beide landen voldoende vertrouwen hadden om raketten te gebruiken om mensen de ruimte in te sturen; beide landen zijn begonnen met dieren (apen en honden bijvoorbeeld). De Russische kosmonaut Yuri Gagarin was de eerste mens in de ruimte en verliet de aarde op 12 april 1961 aan boord van een Vostok-K-raket voor een vlucht met meerdere bits. Ongeveer drie weken later maakte Alan Shepard de eerste Amerikaanse suborbitale vlucht op een Redstone-raket. Een paar jaar later schakelde het bureau in NASA's Mercury-programma over op Atlas-raketten om een baan te maken, en in 1963 werd John Glenn de eerste Amerikaan die om de aarde cirkelde.
Bij het richten op de maan gebruikte NASA de Saturn V-raket, die op 363 voet lang drie fasen omvatte - de laatste ontworpen om krachtig genoeg te zijn om los te komen van de zwaartekracht van de aarde. De raket lanceerde met succes zes maanlandingsmissies tussen 1969 en 1972. De Sovjet-Unie ontwikkelde een maanraket genaamd N-1, maar het programma werd permanent opgeschort na meerdere vertragingen en problemen, waaronder een dodelijke explosie.
Het ruimteveerprogramma van NASA (1981 tot 2011) gebruikte voor het eerst massieve raketten om mensen de ruimte in te sturen, wat opmerkelijk is, omdat ze, in tegenstelling tot vloeibare raketten, niet kunnen worden uitgeschakeld. De shuttle zelf had drie motoren op vloeibare brandstof, met twee stevige raketaanjagers aan de zijkanten. In 1986 faalde de O-ring van een solide raketversterker en veroorzaakte een catastrofale explosie, waarbij zeven astronauten aan boord van de spaceshuttle Challenger omkwamen. De solide raketboosters zijn na het incident opnieuw ontworpen.
Raketten zijn sindsdien gebruikt om ruimtevaartuigen verder ons zonnestelsel in te sturen: voorbij de maan, Venus en Mars begin jaren zestig, die later uitgroeiden tot de verkenning van tientallen manen en planeten. Raketten hebben ruimtevaartuigen door het zonnestelsel vervoerd, zodat astronomen nu beelden hebben van elke planeet (evenals de dwergplaneet Pluto), vele manen, kometen, asteroïden en kleinere objecten. En dankzij krachtige en geavanceerde raketten kon het Voyager 1-ruimtevaartuig ons zonnestelsel verlaten en de interstellaire ruimte bereiken.
Raketten van de toekomst
Verschillende bedrijven in veel landen produceren nu onbemande raketten - de Verenigde Staten, India, Europa en Rusland, om er maar een paar te noemen - en sturen routinematig militaire en civiele ladingen de ruimte in.
En wetenschappers en ingenieurs werken voortdurend aan de ontwikkeling van nog geavanceerdere raketten. Stratolaunch, het bedrijf voor ruimtevaartontwerp dat wordt ondersteund door Paul Allen en Burt Rutan, wil satellieten lanceren met burgervliegtuigen. SpaceX en Blue Origin hebben ook herbruikbare raketten in de eerste trap ontwikkeld; SpaceX heeft nu herbruikbare Falcon 9-raketten die routinematig vrachtruns naar het internationale ruimtestation ISS maken. [In Photos: SpaceX's eerste Falcon Heavy Rocket Launch Success!]
Deskundigen voorspellen dat raketten van de toekomst grotere satellieten de ruimte in kunnen sturen en mogelijk meerdere satellieten tegelijkertijd kunnen vervoeren, meldde de Los Angeles Times. Deze raketten zouden nieuwe composietmaterialen, vooruitgang in de elektronica of zelfs kunstmatige intelligentie kunnen gebruiken om hun werk uit te voeren. Toekomstige raketten kunnen ook andere brandstoffen gebruiken, zoals methaan, die gezonder zijn voor het milieu dan de meer traditionele kerosine die tegenwoordig in raketten wordt gebruikt.
