Dagens raketer är anmärkningsvärda samlingar av mänsklig uppfinningsrikedom rötter i tidigare vetenskap och teknik. Det är naturliga utvecklingar av bokstavligen tusentals års experiment och forskning om raketer och raketframdrivning.
En av de första enheterna som framgångsrikt använde principerna för raketflygning var en träfågel. En grek med namnet Archytas bodde i staden Tarentum, nu en del av södra Italien, någon gång omkring 400 f.Kr. Archytas mystifierade och roade medborgarna i Tarentum genom att flyga en duva gjord av trä. Rymmande ånga drev fågeln när den hängdes på ledningar. Duvan använde åtgärdsreaktionsprincipen, som inte anges som en vetenskaplig lag fram till 1600-talet.
Hjälten från Alexandria, en annan grek, uppfann en liknande raketliknande enhet som kallas en aeolipil cirka tre hundra år efter Archytas duva. Den använde också ånga som en framdrivande gas. Hjälten monterade en sfär ovanpå en vattenkokare. En eld under vattenkokaren förvandlade vattnet till ånga, och gasen reste genom rören till sfären. Två L-formade rör på motsatta sidor av sfären tillät gasen att fly ut och gav ett tryck till sfären som fick den att rotera.
Kineserna hade enligt uppgift en enkel form av krutt tillverkat av saltpeter, svavel och kolstoft under det första århundradet A.D. De fyllde bambusrör med blandningen och kastade dem i bränder för att skapa explosioner under religiösa festivaler.
Vissa av de rören troligen inte exploderade och istället skitter ut ur lågorna, drivs av gaser och gnistor som produceras av det brinnande krutt. Kineserna började sedan experimentera med de kruttfyllda rören. De fäst bambu rör på pilarna och lanserade dem med bågar någon gång. Snart upptäckte de att dessa kruttrör kunde lansera sig själva bara genom kraften som produceras från den utsläppande gasen. Den första riktiga raketen föddes.
Den första användningen av riktiga raketer som vapen rapporteras inträffa 1232. Kineserna och mongolerna var i krig med varandra, och kineserna avstod Mongoliska inkräktare med en spärr av "pilar med flygande eld" under slaget vid Kai-Keng.
Dessa eldpilar var en enkel form av en rak drivkraft. Ett rör, avslutat i ena änden, innehöll krutt. Den andra änden lämnades öppen och röret fästes på en lång pinne. När pulvret antändes gav det snabba bränningen av pulvret eld, rök och gas som rymde ut ur den öppna änden och producerade ett tryck. Pinnen fungerade som ett enkelt styrsystem som höll raketen i en allmän riktning när den flög genom luften.
Det är inte klart hur effektiva dessa pilar med flygande eld var som förstörelsevapen, men deras psykologiska effekter på mongolerna måste ha varit formidabla.
I England arbetade en munk vid namn Roger Bacon med förbättrade former av krutt som kraftigt ökade räckvidden.
I Frankrike fann Jean Froissart att mer exakta flygningar kunde uppnås genom att skjuta raketer genom rören. Froissarts idé var föregångaren till den moderna bazookaen.
Raketer föll i missnöje som krigsvapen vid 1500-talet, även om de fortfarande användes för fyrverkeri visas. Johann Schmidlap, en tysk fyrverkeri tillverkare, uppfann "stegraket", ett multiscenariefordon för att lyfta fyrverkerier till högre höjder. Ett stort skyrocket i första steget bar ett mindre skyrocket i andra steget. När den stora raketen brände ut fortsatte den mindre till en högre höjd innan han duschade himlen med glödande cindrar. Schmidlaps idé är grundläggande för alla raketer som går ut i rymden idag.
En mindre känd kinesisk tjänsteman vid namn Wan-Hu introducerade raketer som transportmedel. Han monterade en raketdriven flygstol med hjälp av många assistenter och fäst två stora drakar till stolen och 47 eldpilarraketer på drakarna.
Wan-Hu satt på stolen dagen för flygningen och gav kommandot att tända raketerna. Fyrtiosju raketassistenter, var och en beväpnade med sin egen fackla, rusade framåt för att tända säkringarna. Det var ett enormt brus åtföljt av böljande rökmoln. När röken rensade var Wan-Hu och hans flygstol borta. Ingen vet med säkerhet vad som hände med Wan-Hu, men det är troligt att han och hans stol blåsades i stycken eftersom eldpilar var lika anpassade att explodera som att flyga.
Den vetenskapliga grunden för modern rymdresa lades upp av den stora engelska forskaren Sir Isaac Newton under den senare delen av 1600-talet. Newton organiserade sin förståelse av fysisk rörelse i tre vetenskapliga lagar som förklarade hur raketer fungerade och varför de kan göra det i vakuumet från det yttre rymden. Newtons lagar började snart ha en praktisk inverkan på utformningen av raketer.
Experimentörer och forskare i Tyskland och Ryssland började arbeta med raketer med massor på mer än 45 kg under 1700-talet. Vissa var så kraftfulla, deras utströmmande avgasflammor tråkade djupa hål i marken innan lyft.
Raketer upplevde en kort återupplivning som krigsvapen under slutet av 1700-talet och tidigt in på 1800-talet. Framgången för indiska raketfångster mot briterna 1792 och igen 1799 fick intresset av artilleriexperten Överste William Congreve, som avsåg att designa raketer för användning av briterna militär.
Congreve-raketerna var mycket framgångsrika i striden. De användes av brittiska fartyg för att pund Fort McHenry under kriget 1812, och inspirerade Francis Scott Key att skriva om "raketernas röda bländning" i sin dikt som senare skulle bli Star-Spangled Banner.
Även med Congreves arbete hade forskare emellertid inte förbättrat raketernas noggrannhet från början. Krigrakets förödande natur var inte deras noggrannhet eller kraft utan deras antal. Under en typisk belägring kan tusentals avfyras mot fienden.
Forskare började experimentera med sätt att förbättra noggrannheten. William Hale, en engelsk forskare, utvecklade en teknik som kallas spin stabilisation. De utströmmande avgaserna slog små skovlar i raketens botten, vilket fick den att snurra mycket som en kula gör under flygningen. Variationer av denna princip används fortfarande i dag.
Raketer fortsatte att användas med framgång i strider över hela Europa. De österrikiska raketbrigaderna mötte dock sin match mot nydesignade artillerivaror i ett krig med Preussen. Bäckladdningskanoner med riflade fat och exploderande stridsspetsar var mycket effektivare krigsvapen än de bästa raketerna. Återigen avlägsnades raketer till användning i fredstid.
Konstantin Tsiolkovsky, en rysk lärare och forskare, föreslog först idén om rymdutforskning 1898. År 1903 föreslog Tsiolkovsky användning av flytande drivmedel för raketer för att uppnå större räckvidd. Han uppgav att hastigheten och räckvidden för en raket endast var begränsad av utsläppshastigheten för de utsläppande gaserna. Tsiolkovsky har kallats modern astronautikas fader för sina idéer, noggrann forskning och stor vision.
Robert H. Goddard, en amerikansk forskare, genomförde praktiska experiment i raketry tidigt på 1900-talet. Han hade blivit intresserad av att uppnå högre höjder än vad som var möjligt för lättare än luftballonger och publicerade en broschyr 1919, En metod för att nå extrema höjder. Det var en matematisk analys av vad som kallas den meteorologiska klingande raketten idag.
Goddards tidigaste experiment var med raketer med fast drivkraft. Han började pröva olika typer av fast bränslen och mäta avgasernas hastigheter 1915. Han blev övertygad om att en raket kunde drivas bättre med flytande bränsle. Ingen hade någonsin byggt en framgångsrik raket raket tidigare. Det var ett mycket svårare åtagande än raketer med fast drivkraft, som krävde bränsle- och syretankar, turbiner och förbränningskamrar.
Goddard uppnådde den första framgångsrika flygningen med en flytande drivmedel raket den 16 mars 1926. Drivet av flytande syre och bensin flög hans raket bara två och en halv sekund, men den klättrade 12,5 meter och landade 56 meter bort i en kållapp. Flyget var imponerande av dagens standarder, men Goddards bensinraket var föregångaren till en helt ny era i raketflygningen.
Hans experiment med raket raketer fortsatte under många år. Hans raketer blev större och flög högre. Han utvecklade ett gyroskopsystem för flygkontroll och ett nyttolast för vetenskapliga instrument. Parachute-återvinningssystem användes för att sätta tillbaka raketer och instrument på ett säkert sätt. Goddard har kallats far till modern raketri för sina framsteg.
En tredje stor rymdpionjär, Hermann Oberth, Tyskland, publicerade en bok 1923 om resor till rymden. Många små raketföreningar spratt upp runt om i världen på grund av hans skrifter. Bildandet av ett sådant samhälle i Tyskland, Verein Fur Raumschiffahrt eller Society for Space Travel, ledde till utvecklingen av V-2 raket används mot London under andra världskriget.
Tyska ingenjörer och forskare, inklusive Oberth, samlades i Peenemunde vid kusten i Östersjön Havet 1937, där den mest avancerade raketen i sin tid byggdes och flög under ledning av Wernher von Braun. V-2-raketten, kallad A-4 i Tyskland, var liten jämfört med dagens design. Den uppnådde sin stora drivkraft genom att bränna en blandning av flytande syre och alkohol med en hastighet av cirka ett ton var sjunde sekund. V-2 var ett formidabelt vapen som kunde förstöra hela stadsblock.
Lyckligtvis för London och de allierade styrkorna kom V-2 för sent i kriget för att ändra resultatet. Ändå hade Tysklands raketforskare och ingenjörer redan lagt planer för avancerade missiler som kan spänna Atlanten och landning i USA. Dessa missiler skulle ha haft bevingade övre etapper men mycket liten nyttolast kapacitet.
Många oanvända V-2 och komponenter fångades av de allierade med Tysklands fall, och många tyska raketforskare kom till USA medan andra åkte till Sovjetunionen. Både USA och Sovjetunionen insåg raketrys potential som ett militärt vapen och inledde olika experimentella program.
USA inledde ett program med atmosfäriska klingande raketer i hög höjd, en av Goddards tidiga idéer. Senare utvecklades en mängd mellan- och långväga interkontinentala ballistiska missiler. Dessa blev utgångspunkten för det amerikanska rymdprogrammet. Missiler som Redstone, Atlas och Titan skulle så småningom lansera astronauter i rymden.
Världen blev bedövad av nyheten om en jordkretsande konstgjord satellit som sjösattes av Sovjetunionen den 4 oktober 1957. Satelliten kallades Sputnik 1 och var det första framgångsrika inträde i ett lopp för utrymme mellan två supermaktnationer, Sovjet Unionen och de amerikanska sovjeterna följde med lanseringen av en satellit med en hund som heter Laika ombord på mindre än en månad senare. Laika överlevde i rymden i sju dagar innan hon slogs i sömn innan hennes syreförsörjning slutade.
USA följde Sovjetunionen med en egen satellit några månader efter den första Sputnik. Explorer I lanserades av den amerikanska armén den 31 januari 1958. I oktober samma år organiserade USA formellt sitt rymdprogram genom att skapa NASA, National Aeronautics and Space Administration. NASA blev en civil byrå med målet att fredlig utforskning av rymden till fördel för hela mänskligheten.
Plötsligt lanserades många människor och maskiner ut i rymden. Astronauter kretsade om jorden och landade på månen. Robot rymdskepp reste till planeter. Plats öppnades plötsligt för utforskning och kommersiell exploatering. Satelliter gjorde det möjligt för forskare att undersöka vår värld, förutse vädret och kommunicera omedelbart runt om i världen. Ett stort antal kraftfulla och mångsidiga raketer måste byggas när efterfrågan på fler och större nyttolaster ökade.
Raketer har utvecklats från enkla kruttanordningar till jättefordon som kan resa ut i rymden sedan de tidigaste dagarna av upptäckt och experiment. De har öppnat universum för direkt utforskning av mänskligheten.