Bagaimana roket bisa terbang? Penemuan ilmiah yang membawa kita ke luar angkasa: Roket Terdiri dari apa roket untuk terbang?

Sulit membayangkan bagaimana dunia kita akan berubah jika terjadi peluncuran ruang angkasa yang murah. Berbasis di planet dan satelit lain, wisata luar angkasa, pabrik orbital, dan banyak lagi tidak hanya akan menjadi kenyataan, tetapi juga menjadi hal biasa. Mengurangi biaya pengangkutan kargo ke luar tempat lahir kita kini menjadi tujuan utama semua astronotika. Saya menyampaikan kepada Anda ikhtisar proyek paling populer untuk meluncurkan kargo menggunakan metode non-roket.

Lift luar angkasa

Ini harus menjadi metode yang paling populer dan banyak ditiru di media. Lift luar angkasa adalah kabel yang direntangkan dari permukaan bumi dan memanjang 144.000 km ke luar angkasa.
Basis adalah tempat di permukaan planet tempat kabel dipasang dan pengangkatan beban dimulai. Benda tersebut dapat bergerak (misalnya, ditempatkan di kapal yang mengarungi lautan) atau tidak dapat dipindahkan. Keuntungan dari pangkalan yang dapat dipindahkan cukup jelas - badai dan badai yang dapat merusak kabel dapat dihindari.

Kabel adalah benang yang sangat tipis (tentu saja dibandingkan dengan panjangnya) yang terbuat dari bahan tugas berat, melewati orbit geostasioner dan ditahan pada posisi ini karena gaya sentrifugal. Saat ini, bahan tersebut tidak dapat dibuat, namun menurut teori, tabung nano karbon dapat menjadi bahan tersebut. Sayangnya, produksinya dalam skala industri masih sangat jauh. Kekuatan tambatan ruang harus berada di urutan 65-120 gigapascal, tergantung pada tingginya (sebagai perbandingan, kekuatan baja tidak melebihi 1 GPa).

Pengimbang berfungsi untuk memastikan kabel selalu dalam keadaan tegang. Mereka dapat berfungsi sebagai benda masif apa pun, baik itu asteroid atau pangkalan luar angkasa (mana yang lebih menarik). Penyeimbangnya terletak jauh di atas orbit geostasioner, oleh karena itu, jika kabel putus, ia mungkin terbang ke orbit dekat matahari. Oleh karena itu, jika ingin dijadikan stasiun luar angkasa, maka harus dilengkapi dengan sistem propulsi sendiri.

Beban diangkat ke orbit dengan lift khusus (atau mungkin lebih dari satu), dan menurut perhitungan para ilmuwan, perjalanan dari ujung ke ujung akan memakan waktu sekitar 7 hari. Tidak cepat tentu saja, tapi sangat murah. Bagaimanapun, ini jauh lebih cepat daripada peluncuran dengan roket, yang persiapannya memakan waktu berbulan-bulan. Tentu saja proyek sebesar ini harus bersifat internasional, karena tidak ada negara yang mampu menanganinya sendiri. Dan hal ini pada gilirannya menimbulkan sejumlah masalah dan pertanyaan. Pertama, di wilayah manakah struktur seperti itu harus ditempatkan? Memang, karena ukurannya yang sangat besar, tidak mungkin bisa menghindari pelanggaran wilayah udara beberapa negara bagian. Kedua, lift luar angkasa harus dilindungi dari serangan teroris dan konflik militer.

Kelebihan:

• Relatif murahnya pengiriman kargo ke orbit geostasioner
• Penghematan biaya yang signifikan saat meluncurkan pesawat ruang angkasa antarplanet
• Kemungkinan melaksanakan tamasya luar angkasa yang murah
• Berbeda dengan roket, tidak ada zat beracun yang dilepaskan ke atmosfer

Minus:

• Kompleksitas implementasi
• Biaya konstruksi yang tinggi
• Kebutuhan untuk menyelesaikan banyak masalah hukum dan hukum

Dan kabelnya harus terbuat dari bahan yang sangat kuat, yang sayangnya tidak tersedia saat ini.

Bahan yang paling cocok dan paling dekat dengan penciptaan adalah tabung nano karbon, namun kemajuan dalam produksinya masih menyisakan banyak hal yang diinginkan. Apalagi ini bukan yang terbanyak cara cepat masuk ke orbit.

Lift tiup untuk dikirim ke luar angkasa

Perusahaan Kanada, Thoth Technology, memutuskan untuk mengambil jalur yang tidak terlalu ambisius. Ketinggian menara yang patennya dikeluarkan di Amerika Serikat pada 21 Juli 2015 ini adalah 20 kilometer dan diameter sekitar 230 meter.

Menara ini akan dilengkapi dengan satu atau lebih dek tempat satelit dengan muatan dapat diluncurkan. 20 kilometer mungkin tidak terdengar mengesankan seperti 36 ribu kilometer, namun Menara Thoth masih 20 kali lebih tinggi dibandingkan bangunan buatan manusia lainnya yang saat ini berdiri di Bumi. Selain itu, biaya tersebut akan cukup tinggi untuk mengurangi biaya peluncuran luar angkasa sekitar sepertiganya.

Insinyur Kanada mengusulkan pembuatan menara dari bagian tiup yang diperkuat dengan lift internal.

Menara tiup raksasa tidak boleh bergoyang tertiup angin, tetapi strukturnya sendiri akan terlalu tinggi untuk menggunakan tali pengikat. Oleh karena itu, para ahli menyarankan penggunaan sistem roda gila yang akan memberikan stabilitas dinamis dan bertindak sebagai kompresor pada struktur. Roda gila akan mampu mengatur tekanan dan putaran, mengkompensasi setiap pembengkokan menara dan akan menjaganya dalam keadaan tetap setiap saat.

Paten tersebut juga mengasumsikan bahwa elevator tidak akan bergerak dengan kabel (kabel sepanjang dua puluh kilometer tidak akan mampu menopang beratnya sendiri tanpa deformasi). Beban akan disalurkan ke atas baik melalui tabung pneumatik, berkat tekanan yang disuntikkan, atau dari luar menggunakan perangkat yang mirip dengan laba-laba mekanis.

Tujuan utama menara Thoth adalah untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa dari puncak menara. Ini akan bertindak sebagai landasan peluncuran dan menggantikan tahap pertama kendaraan peluncuran. Ini juga dapat digunakan untuk mendarat dan mengisi bahan bakar.

Skyhook adalah satelit berputar yang berada di orbit rendah Bumi, dan dua kabel cukup panjang yang menyimpang ke arah berlawanan. Satelit harus berputar pada bidang orbitnya sehingga kabel-kabelnya menyentuh batas atas atmosfer pada setiap putarannya.

Kecepatan rotasi struktur akan mengimbangi sebagian atau seluruhnya kecepatan orbit. Secara keseluruhan, Skyhook menyerupai bianglala raksasa dengan dua jari di sisinya yang menggelinding di permukaan bumi dengan kecepatan orbit. Kabel Skyhook dapat digunakan untuk menangguhkan beban dari pesawat hipersonik atau balon stratosfer. Pada saat yang sama, seluruh struktur Skyhook bekerja seperti roda gila raksasa - akumulator torsi dan energi kinetik.

Mulai putaran

Lingkaran peluncuran atau lingkaran Lofstrom adalah desain sistem transportasi kabel yang dirancang untuk meluncurkan kargo ke orbit rendah Bumi. Proyek ini didasarkan pada kabel yang terus bergerak dengan kecepatan sangat tinggi (12-14 km/s) di dalam tabung vakum. Untuk memastikan kabel tidak bersentuhan dengan dinding pipa, kabel dipisahkan satu sama lain dengan suspensi magnetis.

Bagian akselerator dari loop ruang (kabel balik tidak ditampilkan).

Secara umum, perangkat ini adalah sebuah struktur besar dengan panjang sekitar 2000 km, dan loop itu sendiri harus naik hingga ketinggian 80 km dan tertahan di sana karena momen inersia dari kabel yang berputar. Memutar kabel pada dasarnya memindahkan berat seluruh struktur ke sepasang bantalan magnet yang menopangnya, satu di setiap ujungnya. Keuntungan dari sistem ini adalah dapat mendukung peluncuran wisata luar angkasa sekaligus memberikan tingkat g-force yang relatif ringan yaitu 3g.

Keuntungan

Putaran peluncuran diharapkan menghasilkan tingkat peluncuran yang tinggi (beberapa peluncuran per jam, apa pun cuacanya), dan sistem ini hampir tidak menimbulkan polusi. Selama peluncuran roket, polutan berupa nitrat terbentuk karena suhu tinggi gas buang, dan tergantung pada jenis bahan bakar dapat dilepaskan gas-gas rumah kaca. Loop awal, sebagai salah satu jenis pembangkit listrik, ramah lingkungan, dapat beroperasi dari sumber energi apa pun: panas bumi, nuklir, matahari, angin, atau lainnya, bahkan jenis intermiten, karena sistem ini memiliki penyimpanan energi internal yang sangat besar. perangkat.

Berbeda dengan elevator luar angkasa, yang harus melewati sabuk radiasi selama beberapa hari, penumpang dalam putaran peluncuran dapat diluncurkan ke orbit rendah Bumi, yang berada di bawah sabuk radiasi, atau melewatinya dalam beberapa jam. Situasi ini serupa dengan yang dihadapi para astronot Apollo, yang dosis radiasinya 200 kali lebih rendah daripada yang dapat diberikan oleh elevator luar angkasa.

Berbeda dengan elevator luar angkasa, yang sepanjang keseluruhannya berisiko bertabrakan dengan puing-puing luar angkasa dan meteorit, putaran peluncuran terletak pada ketinggian di mana orbitnya tidak stabil karena hambatan udara. Puing-puing luar angkasa tidak bertahan lama di sana; kemungkinannya bertabrakan dengan instalasi cukup kecil. Meskipun umur elevator ruang angkasa berada pada urutan beberapa tahun, kerusakan atau kehancuran pada putaran peluncuran relatif jarang terjadi. Selain itu, putaran peluncuran itu sendiri bukanlah sumber sampah luar angkasa yang signifikan, bahkan jika terjadi kecelakaan. Semua kemungkinan fragmennya akan memiliki perigee yang berpotongan dengan atmosfer, atau kecepatannya akan lebih rendah dari kecepatan kosmik pertama.

Putaran peluncuran ditujukan untuk transportasi manusia karena memiliki akselerasi maksimum 3g yang aman dan dapat ditangani oleh sebagian besar orang. Selain itu, ia menyediakan cara yang jauh lebih cepat untuk mencapai luar angkasa dibandingkan lift luar angkasa.

Putaran peluncuran akan beroperasi dengan tenang dan, tidak seperti roket, tidak akan menimbulkan dampak kebisingan.

Terakhir, rendahnya biaya peluncuran muatan ke orbit membuatnya cocok bahkan untuk kolonisasi ruang angkasa.

Kesulitan

Lingkaran yang tidak terpuntir akan menyimpan sejumlah besar energi dalam bentuk momentum. Karena sistem maglev akan mempunyai banyak redundansi, kegagalan di area kecil tidak akan mempengaruhi fungsionalitas sistem. Namun jika terjadi kerusakan signifikan pada strukturnya, seluruh energi yang tersimpan (1,5 petajoule) akan terlepas, setara dengan ledakan bom atom berkekuatan 350 kiloton (meski tanpa emisi radiasi). Meskipun ini merupakan energi yang sangat besar, kecil kemungkinan seluruh struktur akan hancur karena ukurannya yang sangat besar, dan juga karena jika terjadi kerusakan, sebagian besar energi akan diarahkan ke lokasi yang dirancang khusus. Mungkin perlu dilakukan tindakan untuk menurunkan kabel dari ketinggian 80 km dengan kerusakan minimal, misalnya menyediakan parasut. Oleh karena itu, demi alasan keselamatan dan astrodinamika, jalur peluncuran perlu dipasang di atas lautan dekat khatulistiwa, jauh dari kawasan berpenduduk.

Desain loop pemicu yang dipublikasikan memerlukan kontrol elektronik levitasi magnetik untuk meminimalkan disipasi daya dan menstabilkan redaman kabel yang disebabkan oleh alasan lain. Ketidakstabilan akan terjadi terutama pada bagian yang berputar, serta pada kabel.

Bagian putar berpotensi tidak stabil karena menjauhkan rotor dari magnet akan mengakibatkan penurunan gaya tarik magnet, sedangkan jika bergerak ke arah magnet akan terjadi peningkatan gaya tarik. Bagaimanapun, ketidakstabilan akan muncul. Masalah ini diatasi dengan menggunakan sistem kontrol servo yang mengontrol kekuatan magnet. Meskipun keandalan servo pada kecepatan rotor tinggi masih menjadi subjek penelitian, sangat banyak bagian servo serial yang akan hilang untuk menahan rotor jika terjadi kegagalan sistem.

Bagian kabel juga akan mengalami nasib yang sama, meskipun kekuatannya jauh lebih rendah. Namun terdapat potensi ketidakstabilan lainnya, yaitu kabel/selubung/rotor dapat mengalami liku-liku (seperti rangkaian Lariat), dan amplitudo proses ini dapat meningkat tanpa batasan (resonansi). Lofstrom percaya bahwa ketidakstabilan ini juga dapat dikendalikan secara real time menggunakan mekanisme servo, meskipun belum ada yang melakukannya.

Untuk menjaga vakum dalam sistem pada tingkat yang dapat diterima, Anda memerlukan banyak pompa vakum yang didistribusikan secara merata di sepanjang sistem (yaitu pada ketinggian 80 kilometer juga) yang terus bekerja untuk memompa guna mengkompensasi kebocoran.

Kesulitannya adalah dalam memperoleh tenaga listrik yang diperlukan di tengah lautan.

Masalah

• Penerbangan luar angkasa suborbital dimulai pada ketinggian kurang lebih 100 km, sedangkan sudah pada ketinggian 30 km, penurunan kepadatan udara meniadakan keunggulan aerodinamis sayap dan diperlukan teknologi roket untuk lebih meningkatkan ketinggian.
• Skalabilitasnya sulit - roket yang meluncurkan setidaknya 2 ton ke orbit memiliki berat 100-200 ton, yang mendekati batas kapasitas angkat pesawat yang ada: An-124 mengangkat 120 ton, An-225 - 247 ton.
• Masalah kekuatan struktural muatan dan kendaraan peluncuran - satelit sering kali dirancang untuk hanya menahan beban berlebih aksial, dan bahkan perakitan horizontal (ketika satelit terletak "miring") tidak dapat diterima oleh satelit tersebut.
• Kebutuhan untuk mengembangkan mesin hipersonik yang kuat. Karena kapal induk yang efektif adalah kapal induk yang cepat, mesin turbojet konvensional kurang cocok untuk digunakan.

Pada tingkat perkembangan teknologi saat ini, sistem dirgantara bisa menjadi cara yang efektif pengiriman kargo ke orbit, tetapi hanya jika kargo tersebut kecil (sekitar lima ton) dan pengangkutnya hipersonik.

StarTram, meriam orbital (meriam Gauss), ketapel elektromagnetik, dan kereta luncur roket.

Semua gagasan ini mirip dengan gagasan meluncurkan benda dengan menembakkan senjata besar, yang dipikirkan oleh penulis fiksi ilmiah pada abad ke-19. Seiring waktu, konsep tersebut disempurnakan, dan saat ini masih dianggap oleh para ahli teori sebagai metode pengiriman ke orbit. Inti dari metode peluncuran non-roket ini adalah untuk “menembak” perangkat melalui percepatan elektromagnetik, memberikannya kecepatan yang cukup, dan setelah mencapai orbit, perangkat tersebut menggunakan bahan bakar yang dibawa seminimal mungkin, mampu membawa muatan maksimum.

StarTram mengusulkan untuk mempercepat kapal tak berawak dengan beban berlebih 30 g melalui terowongan sepanjang 130 km, di ujungnya terdapat jendela plasma yang mencegah udara masuk ke dalam terowongan. Idealnya, jendela tersebut berada di puncak gunung setinggi 6000 km, dimana peluncuran akan dilakukan dengan sudut 10 derajat dengan kecepatan 8,78 km/s. Anda juga bisa mendapatkan bonus dari rotasi bumi berupa kecepatan tambahan jika Anda “menembak” ke timur, yang mengkompensasi kerugian akibat lewatnya atmosfer.

Desainnya sendiri akan menyerupai senjata artileri besar, yang panjang larasnya bisa mencapai beberapa kilometer, atau ditempatkan jauh di permukaan sesuai dengan prinsip silo rudal.

Secara teoritis, desain seperti itu akan memungkinkan proyektil untuk dipercepat hingga kecepatan kosmik pertama (sekitar 8 km/s) yang diperlukan untuk dimasukkan ke dalam orbit stasioner; namun, kelebihan beban yang dicapai dengan percepatan tersebut akan sangat besar, sekitar 100 g. , dan hambatan udara di lapisan bawah atmosfer akan membutuhkan bahan tahan panas yang kuat untuk “proyektil” cangkangnya, jadi masuk akal untuk menggunakan metode peluncuran ini secara eksklusif untuk kargo.

Senjata luar angkasa itu sendiri tidak cocok untuk meluncurkan kargo ke orbit stabil mengelilingi Bumi. Hukum fisika tidak mengizinkan pencapaian orbit stabil tanpa koreksi penerbangan setelah peluncuran. Lintasan peluncuran bisa berbentuk parabola, hiperbolik, atau elips (saat mencapai kecepatan lepas pertama).

Yang terakhir berakhir di permukaan bumi pada titik peluncuran (plus atau minus rotasi planet dan hambatan atmosfer). Artinya, tanpa penyesuaian, lintasan balistik akan selalu berakhir dengan jatuhnya planet pada orbit pertama, asalkan peluncuran dilakukan pada kecepatan lepas pertama. Bila diluncurkan pada kecepatan lepas kedua, proyektil memasuki orbit mengelilingi Matahari yang berpotongan dengan orbit Bumi, namun orbit tersebut akibat gangguan dari planet lain dapat berubah dan tidak lagi berpotongan dengan orbit Bumi. Oleh karena itu, peluncuran dari senjata luar angkasa hanya dapat dilakukan pada perangkat yang dilengkapi mesinnya sendiri untuk koreksi, dan perangkat tersebut juga memerlukan perlindungan termal yang serius untuk melewati atmosfer.

Namun misalnya di Bulan yang tidak memiliki atmosfer, desain meriam mungkin lebih optimal.

Sistem propulsi laser

Sistem propulsi laser dapat mengirimkan momentum ke pesawat ruang angkasa dengan dua cara berbeda. Cara pertama adalah dengan menggunakan tekanan foton, yang mentransmisikan momentum serupa dengan layar matahari dan laser. Metode kedua menggunakan laser untuk memanaskan fluida kerja pesawat ruang angkasa, seperti pada roket konvensional.

Misalnya, untuk meluncurkan satelit berbobot 100 kg, diperlukan laser dengan daya minimal 1 MW. Kini telah ditetapkan bahwa laser gas-dinamis dapat digunakan paling efektif untuk tujuan di atas. Pada kasus ini teknologi laser secara signifikan bersinggungan dengan teknologi pembuatan roket modern, yang telah berkembang cukup baik selama 50 tahun, yang memungkinkan untuk menetapkan tugas serupa. Selain itu, laser harus beroperasi dalam mode pulsa-periodik dengan tingkat pengulangan pulsa pendek yang tinggi untuk menghilangkan proses perlindungan radiasi laser yang masuk oleh plasma yang dihasilkan selama pengoperasian mesin, serta untuk meningkatkan efisiensi pengoperasiannya. Menurut para ahli dalam dan luar negeri, mesin jet laser tersebut dapat digunakan sebagai bagian dari kendaraan peluncuran satu tahap yang murah untuk satelit nano-mikro dan mini.

Air mancur luar angkasa

Konsep ini pertama kali diperkenalkan atas upaya bersama Robert L. Forward, Marvin Minsky, John McCarthy, Hans Moravec, Roderick Hyde, dan Lowell Wood. Banyak informasi tentang dia dapat ditemukan dalam buku Indistinguishable From Magic karya Robert L. Forward.

Berbeda dengan desain elevator luar angkasa aslinya, air mancur ini merupakan menara yang sangat tinggi karena itu menara tinggi tidak dapat menopang beratnya dengan menggunakan bahan tradisional, rencananya beban tersebut akan ditopang sebagai berikut: bagian dalam menara akan berlubang, di dalam rongga ini terdapat zat butiran khusus. Zat ini, setelah mentransfer energi kinetik ke dalamnya, dengan cepat bergerak ke atas dari bagian bawah menara dan mentransfer energi ini ke bagian atasnya, setelah itu jatuh kembali di bawah pengaruh gravitasi, hal ini akan menjaga menara agar tidak jatuh.

Air mancur luar angkasa menggunakan aliran butiran logam yang dipercepat secara elektromagnetik untuk mengirimkan beban ke ketinggian yang ekstrim, menggunakan fisika dasar yang sama dengan air mancur biasa yang menahan bola plastik di atas aliran air vertikal.

Butiran logam kecil dalam jumlah jutaan akan dilepaskan ke stasiun "deflektor" jauh di atas tanah, yang akan menggunakan medan magnet untuk menangkap pelet, mengirimnya mengelilingi kurva dengan akselerator elektromagnetik dan mengembalikannya ke tanah. Stasiun bumi, pada gilirannya, akan menggunakan "sendok" magnet untuk menangkap bola, meluncurkannya secara melengkung kembali ke stasiun dengan akselerator elektromagnetik yang kuat, semuanya dalam satu siklus berkelanjutan. Tekanan yang diberikan pada medan magnet sendok dan akselerator melengkung oleh aliran butiran yang terus menerus akan menjaga seluruh struktur tetap di udara.

Kunci untuk memahami air mancur luar angkasa adalah ia menggunakan aliran butiran yang terus menerus untuk terus menekan stasiun dan mengangkatnya. Ingat analogi air mancur, beginilah cara ia menahan bola yang tertahan di aliran air dengan cara mensirkulasi ulang air secara terus menerus: air yang jatuh kembali ke air mancur dihisap ke saluran masuk air dan diumpankan kembali ke aliran air, lalu seterusnya. pada iklan tanpa batas. Hal yang sama terjadi pada “pancaran” logam dari air mancur kosmik.

Selain itu, penting untuk dipahami bahwa pelet dan stasiun tidak akan pernah melakukan kontak fisik. Medan magnet sendok dan akselerator melengkung bertindak sebagai semacam penyangga, mencegah kerusakan akibat pelet yang melaju menuju stasiun dengan kecepatan 4 km/s. Namun, butiran tersebut memberikan tekanan pada medan magnet saat melewatinya, dan gaya ini pada gilirannya ditransfer ke stasiun, menjaganya tetap tinggi.

Dengan menggunakan teknologi ini, air mancur tersebut dapat mengangkat stasiun luar angkasa berperalatan lengkap dengan berat 40 ton atau lebih ke ketinggian berapa pun, bahkan setinggi elevator luar angkasa (40.000 km). Namun, semakin tinggi suatu tempat, semakin banyak energi yang dibutuhkan (lebih lanjut tentang ini di bawah). Untuk memelihara air mancur kosmik setinggi sekitar 2000 km, diperlukan energi konstan yang sebanding dengan konsumsi kota modern.

Namun salah satu keuntungan dari air mancur adalah ketika sistem dinyalakan, energi yang dibutuhkan untuk memeliharanya akan jauh lebih sedikit dibandingkan energi untuk memulainya. Hilangnya momentum akibat gravitasi ketika aliran butiran lepas landas akan seimbang dengan perolehan momentum dari gravitasi ketika aliran jatuh ke stasiun bumi dan momentum keseluruhan sistem tidak pernah berubah. Entropi menyatakan bahwa sejumlah energi pada akhirnya akan hilang seiring berjalannya waktu, namun hal ini dapat dengan mudah dikompensasi oleh pembangkit listrik tambahan yang menyediakan sebagian kecil energi yang diperlukan untuk memulai sistem. Jadi, meskipun pasokan listrik terputus, air mancur akan berfungsi normal selama beberapa waktu. Untuk stasiun di atas kepala dengan ketinggian 1000 km atau lebih, proses ini dapat memakan waktu hingga beberapa jam.

Keuntungan lain dari air mancur luar angkasa adalah sistemnya dapat dibangun dari awal. Stasiun bumi dan deflektor stasiun beserta boosternya dapat dibangun seluruhnya di atas tanah dan stasiun tersebut akan ditempatkan di atas stasiun bumi dengan boosternya sejajar. Kemudian kekuatan aliran butiran akan secara perlahan namun pada akhirnya menaikkan stasiun tersebut, mula-mula beberapa sentimeter, kemudian beberapa ratus meter, dan seterusnya kilometer demi kilometer. Prosesnya dapat dihentikan pada ketinggian berapa pun, dari beberapa sentimeter hingga beberapa ribu meter, tanpa batas waktu, sehingga kalibrasi dapat dilakukan Pemeliharaan, konstruksi baru, dll.

Sumber tenaga untuk menopang air mancur juga dapat digunakan untuk menopang struktur lateral seperti elevator atau dinding sepanjang air mancur tersebut. Akselerator/retarder elektromagnetik dapat dibangun secara vertikal di sepanjang "aliran" butiran, sehingga air mancur dapat terbentuk secara perlahan berdasarkan kekuatan butiran. Karena bagian dinding (dan struktur internal apa pun) dapat menopang dirinya sendiri di udara oleh aliran internal yang melewatinya, maka bagian tersebut tidak akan mengalami beban berlebih, seperti yang terjadi pada bangunan normal yang tingginya ratusan atau ribuan kilometer.

Dengan demikian, air mancur luar angkasa dapat digunakan untuk membuat bangunan dan menara yang benar-benar raksasa. Dan, tidak seperti elevator luar angkasa, air mancur luar angkasa tidak memerlukan bahan yang sangat mahal atau saat ini tidak ada bahan untuk membuatnya. Paduan modern dan material komposit cukup cocok untuk konstruksinya.

Kegunaan yang paling jelas dari struktur super tinggi tersebut tentu saja adalah sebagai senjata tanpa rudal peluncuran luar angkasa. Akselerator elektromagnetik dapat dipasang di dinding luar untuk “menembakkan” muatan ke orbit. Air mancur setinggi sekitar 40 km akan cukup untuk meluncurkan penumpang ke orbit dengan percepatan kurang dari 3g, dan air mancur setinggi 100 km atau lebih dapat dengan mudah melemparkan muatan langsung ke orbit tanpa melebihi 1g.

Menara air mancur juga dapat digunakan sebagai tempat arkeologi berukuran besar, fasilitas penelitian, pusat industri, dll. Air mancur setinggi 100 kilometer dan lebar 100 meter ini akan memiliki volume sekitar 7,85 kilometer kubik. Desainer dan arsitek dapat menggunakan ruang ini untuk apapun yang mereka inginkan. Namun menara yang lebih luas dan luas juga dimungkinkan.

Keunggulan dibandingkan lift luar angkasa

• Air mancur luar angkasa dapat dibangun menggunakan teknologi yang tersedia saat ini. Itu tidak memerlukan bahan eksotik (seperti nanotube), tidak seperti elevator luar angkasa.
• Air mancur luar angkasa dapat dibangun dari Bumi, dan bukan dari GEO seperti halnya elevator luar angkasa.
• Air mancur luar angkasa dapat dibangun di mana saja di bumi, tidak hanya di garis khatulistiwa.
• Air mancur luar angkasa dapat dibangun di atas benda langit yang kecepatan putarannya sangat rendah, misalnya: Bulan, Venus.
• Space Fountain kecil kemungkinannya terkena puing-puing luar angkasa karena ukurannya yang lebih kecil dibandingkan Space Elevator.

Kekurangan dibandingkan dengan lift luar angkasa

Kerugian utamanya adalah strukturnya aktif sehingga memerlukan energi yang konstan.

Jadi, kita melihat bahwa saat ini salah satu metode yang disajikan tidak mungkin tercapai, hal ini disebabkan oleh kebangkrutan ekonomi dan kurangnya teknologi dan material yang diperlukan. Namun, kebutuhan untuk mengekstraksi sumber daya baru, mengembangkan planet dan satelit, cepat atau lambat akan memaksa kita untuk mempertimbangkan metode yang disajikan di atas bukan sebagai penemuan penulis dan ahli teori fiksi ilmiah, tetapi sebagai alternatif nyata dan perlu untuk peluncuran roket yang ada. Hari ini.

Penulis Aulus Gellius (lat. Aulus Gellius) salah satu perangkat jet pertama digunakan lebih dari 2000 tahun yang lalu, pada tahun 400 SM. e. , filsuf Pythagoras Yunani Archytas dari Tarentum, yang membuat seekor merpati kayu bergerak di sepanjang kawat dengan bulu, di depan mata penduduk kotanya yang takjub. Archytas dari Tarentum menggunakan prinsip aksi-reaksi, yang baru dijelaskan secara ilmiah pada abad ke-17.

Namun, sebagian besar sejarawan memperkirakan asal mula roket berasal dari Dinasti Han Tiongkok (206 SM - M), hingga penemuan bubuk mesiu dan awal penggunaannya untuk kembang api dan hiburan. Gaya yang dihasilkan oleh ledakan muatan bubuk cukup untuk menggerakkan berbagai benda. Belakangan, prinsip ini digunakan dalam pembuatan meriam dan senapan pertama. Peluru senjata bubuk dapat terbang jarak jauh, tetapi bukan roket, karena tidak memiliki cadangan bahan bakar sendiri. Namun, penemuan bubuk mesiulah yang menjadi prasyarat utama munculnya roket sungguhan. Deskripsi tentang "panah api" terbang yang digunakan oleh orang Cina menunjukkan bahwa anak panah tersebut adalah roket. Sebuah tabung yang terbuat dari kertas yang dipadatkan dipasang padanya, dibuka hanya di bagian belakang dan diisi dengan bahan yang mudah terbakar. Muatan ini dinyalakan dan anak panah tersebut kemudian dilepaskan menggunakan busur. Panah semacam itu digunakan dalam beberapa kasus selama pengepungan benteng, melawan kapal dan kavaleri.

Diketahui bahwa roket digunakan oleh Zaporozhye Cossack mulai abad ke-16 dan ke-17. Pada abad ke-17, insinyur militer Lituania Kazimir Semenovich menggambarkan roket multi-tahap.

Roket dua tahap abad ke-16.

Artileri roket banyak digunakan hingga akhir abad ke-19. Rudal-rudal itu lebih ringan dan lebih mobile dibandingkan potongan artileri. Keakuratan dan keakuratan tembakan rudal memang rendah, tetapi sebanding dengan senjata artileri pada masa itu. Namun, pada paruh kedua abad ke-19, artileri senapan muncul, memberikan akurasi dan akurasi tembakan yang lebih besar, dan artileri roket disingkirkan dari layanan di mana-mana. Hanya kembang api dan suar yang bertahan.

Pada akhir abad ke-19, upaya dilakukan untuk menjelaskan secara matematis penggerak jet dan menciptakan senjata roket yang lebih efektif. Di Rusia, Nikolai Tikhomirov adalah salah satu orang pertama yang mengangkat masalah ini pada tahun 1894.

Teori propulsi jet dipelajari oleh Konstantin Tsiolkovsky. Dia mengemukakan gagasan menggunakan roket untuk penerbangan luar angkasa dan berpendapat bahwa bahan bakar yang paling efisien adalah kombinasi oksigen cair dan hidrogen. Dia merancang roket untuk komunikasi antarplanet pada tahun 1903.

Pada 17 Agustus 1933, rudal GIRD 9 diluncurkan, yang dapat dianggap sebagai rudal antipesawat Soviet pertama. Ketinggiannya mencapai 1,5 km. Dan roket selanjutnya GIRD 10 yang diluncurkan pada 25 November 1933 sudah mencapai ketinggian 5 km.

Di Jerman, pekerjaan serupa dilakukan oleh German Society for Interplanetary Communications (VfR). Pada tanggal 14 Maret 1931, anggota VfR Johannes Winkler melakukan peluncuran roket berbahan bakar cair pertama yang berhasil di Eropa.

Pada tahun 1957, di Uni Soviet, di bawah kepemimpinan Sergei Korolev, rudal balistik antarbenua pertama di dunia R-7 diciptakan sebagai alat penyampaian senjata nuklir, yang pada tahun yang sama digunakan untuk meluncurkan satelit Bumi buatan pertama di dunia. Maka dimulailah penggunaan roket untuk penerbangan luar angkasa.

Mesin roket

Kebanyakan roket modern ditenagai oleh mesin roket kimia. Mesin seperti itu dapat menggunakan bahan bakar roket padat, cair, atau hibrida. Reaksi kimia antara bahan bakar dan oksidator dimulai di ruang bakar, gas panas yang dihasilkan membentuk aliran jet yang keluar, dipercepat di nosel jet (atau nozel), dan dikeluarkan dari roket. Percepatan gas-gas ini di dalam mesin menciptakan daya dorong – gaya dorong yang membuat roket bergerak. Prinsip propulsi jet dijelaskan oleh hukum ketiga Newton.

Namun, mereka tidak selalu digunakan untuk menggerakkan roket. reaksi kimia. Dalam roket uap, air super panas yang mengalir melalui nosel diubah menjadi semburan uap berkecepatan tinggi yang berfungsi sebagai penggerak. Efisiensi roket uap relatif rendah, tetapi hal ini dikompensasi oleh kesederhanaan dan keamanannya, serta murahnya dan ketersediaan air. Pengoperasian roket uap kecil diuji di luar angkasa dengan satelit UK-DMC. Ada proyek yang menggunakan roket uap untuk transportasi barang antarplanet, dengan pemanas air menggunakan energi nuklir atau matahari.

Roket seperti roket uap, yang pemanasan fluida kerjanya terjadi di luar wilayah kerja mesin, kadang-kadang digambarkan sebagai sistem dengan mesin pembakaran luar. Contoh lain dari mesin roket pembakaran eksternal mencakup sebagian besar desain mesin roket nuklir.

Aplikasi

Perang

Roket digunakan sebagai metode pengiriman senjata ke sasaran. Ukuran kecil dan kecepatan tinggi pergerakan rudal memberi mereka kerentanan yang rendah. Karena seorang pilot tidak diperlukan untuk mengendalikan rudal tempur, maka ia dapat membawa muatan dengan kekuatan penghancur yang besar, termasuk nuklir. Sistem pelacak dan navigasi modern memberikan akurasi dan kemampuan manuver yang lebih baik pada rudal.

Ada banyak jenis rudal militer yang berbeda dalam jangkauan penerbangan, serta lokasi peluncuran dan lokasi sasarannya (“darat” - “udara”). Sistem pertahanan rudal balistik digunakan untuk memerangi rudal militer.

Ada juga suar dan suar.

Penelitian ilmiah

Pesawat terbang dan balon yang diluncurkan untuk mempelajari atmosfer bumi memiliki ketinggian langit-langit 30-40 kilometer. Roket tidak memiliki langit-langit seperti itu dan digunakan untuk menyelidiki lapisan atas atmosfer, terutama mesosfer dan ionosfer.

Ada pembagian roket menjadi roket meteorologi ringan, yang mampu mengangkat satu set instrumen hingga ketinggian sekitar 100 kilometer, dan roket geofisika berat, yang dapat membawa beberapa set instrumen dan ketinggian penerbangannya praktis tidak terbatas.

Biasanya, roket ilmiah dilengkapi dengan instrumen untuk mengukur tekanan atmosfer, medan magnet, radiasi kosmik dan komposisi udara, serta peralatan untuk mentransmisikan hasil pengukuran melalui radio ke darat. Ada model roket dimana instrumen dengan data yang diperoleh selama pendakian diturunkan ke tanah menggunakan parasut.

Penelitian meteorologi roket mendahului penelitian satelit, sehingga satelit meteorologi pertama memiliki instrumen yang sama dengan roket meteorologi. Roket tersebut diluncurkan pertama kali untuk mempelajari parameter lingkungan udara pada 11 April, tetapi peluncuran roket reguler dimulai pada 1950-an, ketika serangkaian roket ilmiah khusus diciptakan. Di Uni Soviet, rudal ini adalah rudal meteorologi MR-1, M-100, MR-12, MMR-06 dan rudal geofisika tipe “Vertikal”. DI DALAM Rusia modern pada bulan September rudal M-100B digunakan. Di luar Rusia, rudal Aerobi, Black Brant, dan Skylark digunakan.

Kosmonotika

Hermann Oberth dianggap sebagai pencipta astronotika sebagai ilmu yang untuk pertama kalinya membuktikan kemampuan fisik tubuh manusia untuk menanggung beban berlebih yang timbul selama peluncuran roket, serta keadaan tanpa bobot.

10 Mei 1897 K. E. Tsiolkovsky dalam naskah “Rocket” mengeksplorasi sejumlah masalah propulsi jet, di mana ia menentukan kecepatan yang dikembangkan sebuah pesawat di bawah pengaruh daya dorong mesin roket, tidak berubah arahnya, tanpa adanya semua kekuatan lain; ketergantungan terakhir disebut “rumus Tsiolkovsky” (artikel tersebut diterbitkan di jurnal Scientific Review pada tahun 1903).

1903 K. E. Tsiolkovsky menerbitkan karya "Eksplorasi ruang dunia menggunakan instrumen jet" - yang pertama di dunia yang ditujukan untuk pembuktian teoretis tentang kemungkinan penerbangan antarplanet menggunakan pesawat jet - "roket". Bagian kedua dari karya ini diterbitkan pada tahun 1911-1912, dan tambahannya diterbitkan pada tahun 1914. K. E. Tsiolkovsky dan, terlepas dari dia, F. A. Tsander sampai pada kesimpulan bahwa penerbangan luar angkasa dapat dilakukan dengan menggunakan sumber energi yang sudah dikenal pada waktu itu dan menunjukkan skema praktis untuk implementasinya (bentuk roket, prinsip pendinginan mesin, penggunaan gas cair sebagai bahan bakar berpasangan dan lain-lain).

Tingkat habisnya produk pembakaran bahan bakar yang tinggi (seringkali lebih besar dari 10) memungkinkan penggunaan roket di area yang memerlukan kecepatan sangat tinggi, misalnya, untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa ke orbit Bumi (lihat Kecepatan lepas pertama). Kecepatan maksimum yang dapat dicapai dengan menggunakan roket dihitung menggunakan rumus Tsiolkovsky, yang menggambarkan pertambahan kecepatan sebagai produk dari kecepatan buang dan logaritma natural dari rasio massa awal dan akhir peralatan.

Roket tersebut sejauh ini adalah satu-satunya kendaraan, mampu meluncurkan pesawat luar angkasa ke luar angkasa. Cara alternatif untuk mengangkat pesawat ruang angkasa ke orbit, seperti "lift luar angkasa", senjata elektromagnetik dan konvensional, masih dalam tahap desain.

Di luar angkasa, fitur utama roket paling jelas terlihat - tidak adanya kebutuhan lingkungan atau kekuatan eksternal untuk pergerakannya. Namun, fitur ini mengharuskan semua komponen yang diperlukan untuk menghasilkan gaya propulsi ada di dalam roket itu sendiri. Jadi untuk roket yang menggunakan komponen padat seperti oksigen cair dan minyak tanah sebagai bahan bakarnya, perbandingan berat bahan bakar terhadap berat strukturnya mencapai 20/1. Untuk roket bertenaga oksigen dan hidrogen, rasio ini lebih kecil - sekitar 10/1. Karakteristik massa roket sangat bergantung pada jenis mesin roket yang digunakan dan batas keandalan desain yang ditetapkan.

Dengan mengurangi berat keseluruhan struktur dan pembakaran bahan bakar, percepatan roket komposit meningkat seiring waktu. Ini dapat sedikit berkurang hanya pada saat tahapan yang telah dihabiskan dibuang dan mesin tahap berikutnya dimulai. Roket multi-tahap yang dirancang untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa disebut kendaraan peluncuran.

Roket yang digunakan untuk kebutuhan astronotika disebut kendaraan peluncur karena membawa muatan. Paling sering, rudal balistik multistage digunakan sebagai kendaraan peluncuran. Kendaraan peluncuran diluncurkan dari Bumi, atau, dalam kasus penerbangan jarak jauh, dari orbit satelit buatan Bumi.

Gaya yang bekerja pada roket yang sedang terbang

Ilmu yang mempelajari gaya-gaya yang bekerja pada roket atau pesawat luar angkasa lainnya disebut astrodinamika.

Gaya-gaya utama yang bekerja pada roket yang sedang terbang:

1. Daya dorong mesin
2. Daya tarik benda langit
3. Saat bergerak di atmosfer - tarik.
4. Kekuatan angkat. Biasanya kecil, tapi signifikan untuk pesawat roket.

Lihat juga

Catatan

literatur

• Roket // Kosmonotika : Ensiklopedia kecil ; Kepala editor V.P.Glushko. Edisi ke-2, tambahan - Moskow: “ Ensiklopedia Soviet" - Hal.372
• Boris Rauschenbach. Hermann Oberth 1894-1989. Über die Erde hinaus - eine Biografi: - Der. Böttiger Verlags - GmbH - ISBN 3-925725-27-7
• Harald Tresp, Karlheinz Rohrwild. - Am Anfang war die Idee… Hermann Oberth - Vater der Raumfahrt: Herman E. Sieger GmbH, Lorh/Württemberg. 1994
• Hermann Oberth. Mein Beitrag zur Weltraumfahrt: - Hermann - Oberth - Raumfahrt - Museum, Druck Center Meckencheim. Nurnberg/Feucht. 1994. ISBN 3-925103-71-6
• Marsha Freeman. Hin zu neuen Welten. Die Geschichte der deutschen Raumfahrtpioniere: - Der. Böttiger Verlags - GmbH, Wiesbaden. 1995. ISBN 3-925725-22-9
• Walter Dornberger, V2 - Der Schuß di Weltall, Bechtle Verlag, Esslingen 1952.

Tautan

• Znamensk.info - sejarah situs uji coba rudal pertama Kapustin Yar
• Gonchar A.S. Jam peroketan terbaik (Memoar). // Kharkov: Fakt, 2008. - 400 hal.: sakit. ISBN 978-966-637-633-9.

Biarkan penerbangan ke luar angkasa sudah lama menjadi hal yang lumrah. Tapi tahukah Anda segalanya tentang kendaraan peluncur luar angkasa? Mari kita uraikan sepotong demi sepotong dan lihat apa saja isinya dan cara kerjanya.

Mesin roket

Mesin adalah yang paling penting komponen kendaraan peluncur. Mereka menciptakan gaya traksi yang mendorong roket ke luar angkasa. Namun jika berbicara tentang mesin roket, Anda tidak boleh mengingat mesin yang ada di bawah kap mobil atau, misalnya, memutar baling-baling helikopter. Mesin roket sangat berbeda.

Pengoperasian mesin roket didasarkan pada hukum ketiga Newton. Rumusan sejarah hukum ini mengatakan bahwa untuk setiap aksi selalu ada reaksi yang sama besar dan berlawanan arah, dengan kata lain suatu reaksi. Itu sebabnya mesin ini disebut mesin jet.

Mesin roket jet mengeluarkan suatu zat selama operasi (yang disebut fluida kerja) dalam satu arah, sedangkan ia bergerak berlawanan arah. Untuk memahami bagaimana hal ini terjadi, Anda tidak perlu menerbangkan roket sendiri. Contoh terdekat, “duniawi” adalah recoil yang terjadi saat menembakkan senjata api. Fluida kerja di sini adalah peluru dan gas bubuk yang keluar dari laras. Contoh lainnya adalah digelembungkan dan dilepaskan. balon. Kalau tidak diikat, ia akan terbang hingga udaranya keluar. Udara di sini adalah fluida yang bekerja. Sederhananya, fluida kerja pada mesin roket merupakan hasil pembakaran bahan bakar roket.

Model mesin roket RD-180

Bahan bakar

Bahan bakar mesin roket biasanya terdiri dari dua komponen dan mencakup bahan bakar dan zat pengoksidasi. Kendaraan peluncuran Proton menggunakan heptil (dimetilhidrazain tidak simetris) sebagai bahan bakar dan nitrogen tetroksida sebagai oksidator. Kedua komponen tersebut sangat beracun, tetapi ini adalah “ingatan” akan tujuan tempur asli rudal tersebut. Rudal balistik antarbenua UR-500, nenek moyang Proton, yang memiliki tujuan militer, harus berada dalam kondisi siap tempur dalam waktu lama sebelum diluncurkan. Dan jenis bahan bakar lainnya tidak memungkinkan penyimpanan jangka panjang. Roket Soyuz-FG dan Soyuz-2 menggunakan minyak tanah dan oksigen cair sebagai bahan bakarnya. Komponen bahan bakar yang sama digunakan dalam kendaraan peluncuran keluarga Angara, Falcon 9 dan Falcon Heavy yang menjanjikan dari Elon Musk. Pasangan bahan bakar kendaraan peluncuran H-IIB Jepang (H-to-bee) adalah hidrogen cair (bahan bakar) dan oksigen cair (pengoksidasi). Seperti pada roket perusahaan luar angkasa swasta Blue Origin, yang digunakan untuk meluncurkan kapal suborbital New Shepard. Tapi ini semua adalah mesin roket cair.

Mesin roket propelan padat juga digunakan, tetapi, biasanya, pada tahap propelan padat dari roket multitahap, seperti akselerator awal kendaraan peluncuran Ariane 5, tahap kedua kendaraan peluncuran Antares, dan penguat samping dari kendaraan peluncuran. Pesawat Luar Angkasa.

Langkah

Muatan yang diluncurkan ke luar angkasa hanya sebagian kecil dari massa roket. Kendaraan peluncuran terutama “mengangkut” dirinya sendiri, yaitu strukturnya sendiri: tangki bahan bakar dan mesin, serta bahan bakar yang dibutuhkan untuk mengoperasikannya. Tangki bahan bakar dan mesin roket terletak di berbagai tahap roket dan, segera setelah bahan bakarnya habis, mereka menjadi tidak diperlukan lagi. Agar tidak membawa beban tambahan, mereka dipisahkan. Selain tahapan penuh, tangki bahan bakar eksternal yang tidak dilengkapi dengan mesinnya sendiri juga digunakan. Selama penerbangan mereka juga diatur ulang.

Tahap pertama kendaraan peluncuran Proton-M

Ada dua skema klasik untuk membuat roket multi-tahap: dengan pemisahan tahapan melintang dan memanjang. Dalam kasus pertama, tahapan ditempatkan satu di atas yang lain dan dihidupkan hanya setelah pemisahan tahapan sebelumnya, yang lebih rendah. Dalam kasus kedua, beberapa tahap roket identik ditempatkan di sekitar badan tahap kedua, yang dinyalakan dan dijatuhkan secara bersamaan. Dalam hal ini, mesin tahap kedua juga dapat beroperasi saat start-up. Namun skema gabungan memanjang-melintang juga banyak digunakan.

Opsi tata letak rudal

Kendaraan peluncuran kelas ringan Rokot, diluncurkan pada bulan Februari tahun ini dari kosmodrom di Plesetsk, adalah roket tiga tahap dengan pemisahan tahapan melintang. Namun kendaraan peluncuran Soyuz-2, yang diluncurkan dari kosmodrom Vostochny baru pada bulan April tahun ini, merupakan kendaraan peluncuran tiga tahap dengan divisi memanjang-melintang.

Desain yang menarik untuk roket dua tahap yang dipisahkan secara longitudinal adalah sistem Pesawat Ulang-alik. Di sinilah letak perbedaan antara angkutan Amerika dan Buran. Tahap pertama dari sistem Pesawat Ulang-alik adalah penguat bahan bakar padat samping, tahap kedua adalah pesawat ulang-alik itu sendiri (pengorbit) dengan tangki bahan bakar eksternal yang dapat dilepas, berbentuk seperti roket. Saat lepas landas, mesin pesawat ulang-alik dan booster menyala. Dalam sistem Energia-Buran, kendaraan peluncuran super berat dua tahap Energia merupakan elemen independen dan, selain meluncurkan MTSC Buran ke luar angkasa, dapat digunakan untuk tujuan lain, misalnya, untuk mendukung ekspedisi otomatis dan berawak ke Bulan dan Mars.

Blok akselerasi

Tampaknya begitu roket meluncur ke luar angkasa, tujuannya tercapai. Namun tidak selalu demikian. Orbit target pesawat ruang angkasa atau muatan bisa jauh lebih tinggi daripada garis awal ruang angkasa. Misalnya saja orbit geostasioner yang menampung satelit telekomunikasi yang terletak di ketinggian 35.786 km di atas permukaan laut. Inilah mengapa kita memerlukan tahap atas, yang sebenarnya merupakan tahap lain dari roket. Ruang angkasa sudah dimulai pada ketinggian 100 km, tempat keadaan tanpa bobot dimulai, yang merupakan masalah serius bagi mesin roket konvensional.

Salah satu “pekerja keras” utama kosmonotika Rusia, kendaraan peluncuran Proton yang dipasangkan dengan tahap atas Breeze-M memastikan peluncuran muatan berbobot hingga 3,3 ton ke orbit geostasioner. Namun pada awalnya peluncuran dilakukan ke orbit referensi rendah ( 200km). Meskipun tahap atas disebut sebagai salah satu tahap kapal, namun berbeda dengan tahap biasanya pada mesinnya.

Kendaraan peluncuran Proton-M dengan tahap atas Breeze-M sedang dirakit

Untuk memindahkan pesawat ruang angkasa atau kendaraan ke orbit target atau mengarahkannya ke lintasan keluar atau antarplanet, tahap atas harus mampu melakukan satu atau lebih manuver yang mengubah kecepatan penerbangan. Dan untuk ini Anda perlu menyalakan mesin setiap saat. Apalagi di sela-sela manuver, mesin dimatikan. Dengan demikian, mesin tahap atas mampu dihidupkan dan dimatikan berulang kali, tidak seperti mesin tahap roket lainnya. Pengecualian adalah Falcon 9 dan New Shepard yang dapat digunakan kembali, yang mesin tahap pertamanya digunakan untuk pengereman saat mendarat di Bumi.

Muatan

Roket ada untuk meluncurkan sesuatu ke luar angkasa. Khususnya, pesawat luar angkasa dan pesawat luar angkasa. Dalam kosmonotika domestik, ini adalah kapal kargo pengangkut Progress dan pesawat ruang angkasa berawak Soyuz yang dikirim ke ISS. Dari pesawat ruang angkasa tahun ini, pesawat ruang angkasa Intelsat DLA2 Amerika dan pesawat ruang angkasa Eutelsat 9B Prancis, pesawat ruang angkasa navigasi domestik Glonass-M No. 53 dan, tentu saja, pesawat ruang angkasa ExoMars-2016, yang dirancang untuk mencari metana di atmosfer Mars.

Roket-roket tersebut memiliki kemampuan berbeda untuk meluncurkan muatan. Berat muatan kendaraan peluncuran Rokot kelas ringan, yang dimaksudkan untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa ke orbit rendah Bumi (200 km), adalah 1,95 ton.Kendaraan peluncuran Proton-M termasuk dalam kelas berat. Ia meluncurkan 22,4 ton ke orbit rendah, 6,15 ton ke orbit geostasioner, dan 3,3 ton ke orbit geostasioner.Soyuz-2, tergantung pada modifikasi dan kosmodromnya, mampu mengirimkan 7,5 hingga 8,7 ton, ke orbit transfer geostasioner - dari 2,8 hingga 3 ton dan hingga geostasioner - dari 1,3 hingga 1,5 ton Roket ini dirancang untuk diluncurkan dari semua lokasi Roscosmos: Vostochny, Plesetsk, Baikonur dan Kuru, digunakan sebagai bagian dari proyek gabungan Rusia-Eropa. Digunakan untuk meluncurkan pesawat ruang angkasa angkut dan berawak ke ISS, LV Soyuz-FG memiliki massa muatan dari 7,2 ton (dengan pesawat ruang angkasa berawak Soyuz) hingga 7,4 ton (dengan pesawat ruang angkasa kargo Progress). Saat ini, roket tersebut merupakan satu-satunya roket yang digunakan untuk mengangkut kosmonot dan astronot ke ISS.

Muatannya biasanya terletak di bagian paling atas roket. Untuk mengatasi hambatan aerodinamis, pesawat ruang angkasa atau kapal ditempatkan di dalam fairing kepala roket, yang dibuang setelah melewati lapisan padat atmosfer.

Kata-kata Yuri Gagarin, yang tercatat dalam sejarah: “Saya melihat Bumi... Sungguh indah!” diberitahukan kepada mereka tepat setelah pelepasan kepala fairing kendaraan peluncuran Vostok.

Pemasangan fairing kepala kendaraan peluncuran Proton-M, muatan pesawat ruang angkasa Express-AT1 dan Express-AT2

Sistem penyelamatan darurat

Roket yang diluncurkan ke orbit pesawat ruang angkasa dengan awaknya, hampir selalu dapat dibedakan berdasarkan penampilannya dari kapal kargo atau pesawat ruang angkasa yang meluncurkannya. Untuk memastikan awak pesawat ruang angkasa berawak tetap hidup jika terjadi keadaan darurat pada kendaraan peluncur, digunakan sistem penyelamatan darurat (ESS). Intinya, ini adalah roket lain (walaupun kecil) yang berada di depan kendaraan peluncur. Dari luar, SAS tampak seperti menara berbentuk tidak biasa di atas roket. Tugasnya adalah mengeluarkan pesawat luar angkasa berawak dalam keadaan darurat dan membawanya menjauh dari lokasi kecelakaan.

Jika terjadi ledakan roket saat peluncuran atau di awal penerbangan, mesin utama sistem pemulihan akan merobek bagian roket tempat pesawat ruang angkasa berawak berada dan memindahkannya dari lokasi kecelakaan. Setelah itu dilakukan penurunan parasut. Jika penerbangan berjalan normal, setelah mencapai ketinggian aman, sistem penyelamatan darurat dipisahkan dari kendaraan peluncur. Di dataran tinggi, peran SAS tidak begitu penting. Di sini para kru sudah dapat melarikan diri berkat terpisahnya modul keturunan pesawat ruang angkasa dari roket.

Soyuz LV dengan SAS di bagian atas roket

Mempertimbangkan pengalaman penggunaan tempur rudal jelajah selama enam setengah dekade, teknologi ini dapat dianggap sebagai teknologi yang matang dan mapan. Selama keberadaannya, telah terjadi perkembangan signifikan dalam teknologi yang digunakan untuk membuat rudal jelajah, meliputi badan pesawat, mesin, alat pertahanan udara, dan sistem navigasi.

Berkat teknologi untuk membuat pesawat layang, roket menjadi semakin kompak. Sekarang mereka dapat ditempatkan di kompartemen internal dan sling eksternal pesawat, peluncur tabung berbasis kapal atau tabung torpedo kapal selam. Mesin telah berubah dari mesin jet pulsa sederhana melalui mesin turbojet dan roket berbahan bakar cair atau mesin ramjet (mesin ramjet) menjadi kombinasi mesin turbojet saat ini untuk rudal jelajah taktis subsonik, turbofan untuk rudal jelajah strategis subsonik dan mesin ramjet atau mesin turbojet campuran. /struktur rudal untuk rudal jelajah taktis supersonik.

Sarana untuk mengatasi pertahanan udara muncul pada tahun 1960an, ketika sistem pertahanan udara menjadi lebih efektif. Hal ini termasuk penerbangan di ketinggian rendah, mengikuti medan atau penerbangan rudal pada ketinggian yang sangat rendah di atas permukaan laut untuk menghindari radar, dan, semakin banyak, bentuk peningkat siluman dan bahan penyerap radar yang dirancang untuk mengurangi tanda radar. Beberapa rudal jelajah Soviet juga dilengkapi dengan jammer pertahanan yang dirancang untuk menggagalkan intersepsi sistem rudal antipesawat.

Akhirnya, selama periode ini, sistem navigasi rudal jelajah telah berkembang dan terdiversifikasi secara signifikan.

Masalah navigasi rudal jelajah
Ide dasar dibalik semua rudal jelajah adalah bahwa rudal tersebut dapat diluncurkan pada target di luar jangkauan sistem pertahanan udara musuh tanpa membuat platform peluncurannya terkena serangan balasan. Hal ini menciptakan tantangan desain yang signifikan, yang pertama adalah tantangan membuat rudal jelajah dapat bergerak hingga seribu kilometer dengan andal dalam jarak yang dekat dengan target yang dituju - dan setelah berada dalam jarak yang dekat dengan target, memastikan bahwa hulu ledaknya tepat sasaran. secara akurat ditujukan pada sasaran untuk menghasilkan sasaran yang dituju.efek militer.

Rudal jelajah tempur pertama FZG-76/V-1

Rudal jelajah operasional pertama adalah FZG-76/V-1 Jerman, lebih dari 8.000 di antaranya digunakan, terutama untuk sasaran di Inggris. Dilihat dari standar modern, sistem navigasinya cukup primitif: autopilot berbasis giroskop menjaga jalurnya, dan anemometer menjaga jarak ke target. Rudal tersebut dipasang pada jalur yang dituju sebelum diluncurkan dan perkiraan jarak ke target ditetapkan di atasnya, dan segera setelah odometer menunjukkan bahwa rudal berada di atas target, autopilot membawanya menukik tajam. Rudal tersebut memiliki akurasi sekitar satu mil dan cukup untuk mengebom sasaran perkotaan besar seperti London. Tujuan utama Pengeboman tersebut bertujuan untuk meneror penduduk sipil dan mengalihkan pasukan militer Inggris dari operasi ofensif dan mengarahkan mereka untuk menjalankan tugas pertahanan udara.

Rudal jelajah Amerika pertama JB-2 adalah salinan dari V-1 Jerman

Segera setelah perang, AS dan Uni Soviet menciptakan kembali V-1 dan mulai mengembangkan program rudal jelajah mereka sendiri. Teater generasi pertama dan taktis senjata nuklir mendorong pembuatan seri rudal jelajah Regulus Angkatan Laut AS, seri Mace/Matador Angkatan Udara AS, dan seri rudal jelajah Kometa KS-1 dan Kometa-20 Soviet serta pengembangan lebih lanjut dari teknologi navigasi. Semua rudal ini awalnya menggunakan autopilot berdasarkan giroskop yang tepat, tetapi juga kemampuan untuk menyesuaikan lintasan rudal melalui tautan radio sehingga hulu ledak nuklir dapat dikirimkan seakurat mungkin. Meleset sejauh ratusan meter mungkin cukup untuk mengurangi tekanan berlebih yang dihasilkan oleh hulu ledak nuklir di bawah ambang batas mematikan untuk target yang diperkeras. Pada tahun 1950-an, rudal jelajah taktis konvensional pertama pascaperang mulai beroperasi, terutama sebagai senjata antikapal. Meskipun panduan selama bagian lintasan tengah penerbangan tetap berbasis giroskop dan terkadang dikoreksi melalui komunikasi radio, panduan akurat di bagian akhir lintasan disediakan oleh pencari radar jarak pendek, semi-aktif pada versi paling awal. , tapi segera digantikan oleh radar aktif. Rudal generasi ini biasanya terbang di ketinggian sedang dan tinggi, menyelam ketika menyerang suatu sasaran.

Rudal jelajah antarbenua Northrop SM-62 Snark

Tonggak besar berikutnya dalam teknologi navigasi rudal jelajah datang dengan diperkenalkannya rudal jelajah antarbenua Northrop SM-62 Snark yang diluncurkan di darat, yang dirancang untuk terbang secara mandiri di atas wilayah kutub untuk menyerang sasaran di wilayah tersebut dengan hulu ledak nuklir yang besar. Uni Soviet. Jarak antarbenua dipresentasikan kepada para desainer tantangan baru- membuat rudal yang mampu mengenai sasaran pada jarak sepuluh kali lebih jauh daripada yang bisa dilakukan dengan jarak lebih jauh versi awal rudal jelajah. Snark dilengkapi dengan sistem navigasi inersia yang tepat menggunakan platform yang distabilkan oleh gyro dan akselerometer yang tepat untuk mengukur pergerakan roket di luar angkasa, serta komputer analog yang digunakan untuk mengumpulkan pengukuran dan menentukan posisi roket di luar angkasa. Namun, masalah segera muncul: penyimpangan dalam sistem inersia terlalu besar untuk penggunaan operasional roket, dan kesalahan dalam sistem penentuan posisi inersia bersifat kumulatif - dengan demikian, kesalahan penentuan posisi terakumulasi pada setiap jam penerbangan.

Solusi untuk masalah ini adalah perangkat lain yang dirancang untuk melakukan pengukuran presisi posisi geografis roket di sepanjang jalur penerbangannya dan mampu mengoreksi atau “mengikat” kesalahan yang dihasilkan dalam sistem inersia. Ini adalah ide mendasar dan tetap menjadi inti desain senjata berpemandu modern saat ini. Dengan demikian, akumulasi kesalahan sistem inersia secara berkala dikurangi menjadi kesalahan alat pengukur posisi.

Rudal jelajah Martin Matador

Untuk mengatasi masalah ini, digunakan sistem navigasi langit atau orientasi bintang, perangkat optik otomatis yang melakukan pengukuran sudut dari posisi bintang yang diketahui dan menggunakannya untuk menghitung posisi roket di luar angkasa. Sistem navigasi angkasa ternyata sangat akurat, tetapi juga cukup mahal untuk diproduksi dan sulit dirawat. Roket yang dilengkapi sistem ini juga diharuskan terbang pada ketinggian tinggi untuk menghindari pengaruh awan pada garis pandang bintang.

Yang kurang diketahui adalah keberhasilan sistem navigasi angkasa di mana pun telah memberikan dorongan bagi perkembangan sistem navigasi satelit seperti GPS dan GLONASS saat ini. Navigasi satelit didasarkan pada konsep yang mirip dengan navigasi angkasa, tetapi menggunakan satelit Bumi buatan di orbit kutub, bukan bintang, sinyal gelombang mikro buatan, bukan cahaya alami, dan menggunakan pengukuran jarak semu, bukan pengukuran sudut. Hasilnya, sistem ini mengurangi biaya secara signifikan dan memungkinkan penentuan lokasi di semua ketinggian dalam segala kondisi cuaca. Meskipun teknologi navigasi satelit ditemukan pada awal tahun 1960an, teknologi tersebut baru mulai digunakan secara operasional pada tahun 1980an.

Tahun 1960-an terjadi peningkatan yang signifikan dalam keakuratan sistem inersia, serta peningkatan biaya peralatan tersebut. Hal ini mengakibatkan konflik persyaratan akurasi dan biaya. Akibatnya, muncullah teknologi baru di bidang navigasi rudal jelajah berdasarkan sistem penentuan lokasi rudal dengan membandingkan tampilan radar suatu area dengan program pemetaan referensi. Teknologi ini mulai digunakan oleh rudal jelajah AS pada tahun 1970an dan rudal Soviet pada tahun 1980an. Teknologi TERCOM (sistem korelasi digital dengan medan unit pemandu rudal jelajah) digunakan, seperti sistem navigasi angkasa, untuk mengatur ulang kesalahan kumulatif sistem inersia.

Rudal jelajah Komet

Teknologi TERCOM memiliki konsep yang relatif sederhana, meskipun detailnya rumit. Rudal jelajah tersebut secara terus menerus mengukur ketinggian medan di bawah jalur penerbangannya menggunakan altimeter radar, dan membandingkan hasil pengukuran tersebut dengan altimeter barometrik. Sistem navigasi TERCOM juga menyimpan peta ketinggian digital dari area yang akan diterbanginya. Kemudian menggunakan program komputer profil medan tempat roket terbang dibandingkan dengan peta ketinggian digital yang disimpan dalam memori untuk menentukan kecocokan terbaik. Setelah profil dicocokkan dengan database, posisi roket pada peta digital dapat ditentukan dengan sangat akurat, yang digunakan untuk memperbaiki kesalahan sistem inersia kumulatif.

TERCOM memiliki keunggulan besar dibandingkan sistem navigasi angkasa: memungkinkan rudal jelajah terbang pada ketinggian yang sangat rendah yang diperlukan untuk mengatasi pertahanan udara musuh; ternyata relatif murah untuk diproduksi dan sangat akurat (hingga sepuluh meter). Jumlah ini lebih dari cukup untuk hulu ledak nuklir seberat 220 kiloton dan cukup untuk hulu ledak konvensional seberat 500 kilogram yang digunakan untuk melawan berbagai jenis sasaran. Namun TERCOM bukannya tanpa kekurangan. Rudal tersebut, yang harus terbang di atas medan perbukitan yang unik dengan mudah dibandingkan dengan profil ketinggian pada peta digital, memiliki akurasi yang sangat baik. Namun, TERCOM terbukti tidak efektif pada permukaan air, pada medan yang bervariasi secara musiman seperti bukit pasir, dan medan dengan reflektifitas radar musiman yang bervariasi seperti tundra Siberia dan taiga, di mana hujan salju dapat mengubah ketinggian medan atau mengaburkan fitur medan. Kapasitas memori rudal yang terbatas seringkali menyulitkan penyimpanan data peta yang memadai.

Rudal jelajah Boeing AGM-86 CALCM

Meskipun cukup untuk Tomahawk RGM-109A Angkatan Laut yang bersenjata nuklir dan AGM-86 ALCM Angkatan Udara, TERCOM jelas tidak cukup untuk menghancurkan bangunan atau struktur individu dengan hulu ledak konvensional. Dalam hal ini, Angkatan Laut AS melengkapi TERCOM rudal jelajah Tomahawk RGM-109C/D dengan sistem tambahan berdasarkan apa yang disebut teknologi untuk mengkorelasikan tampilan suatu objek dengan gambar digital referensinya. Teknologi ini digunakan pada tahun 1980an rudal balistik Pershing II, bom presisi KAB-500/1500Kr Soviet dan DAMASK/JDAM Amerika, serta bom antikapal berpemandu Tiongkok terbaru sistem rudal, dirancang untuk memerangi kapal induk.

Korelasi tampilan objek menggunakan kamera untuk menangkap area di depan rudal, kemudian informasi dari kamera dibandingkan dengan gambar digital yang diperoleh menggunakan satelit atau pengintaian udara dan disimpan dalam memori rudal. Dengan mengukur sudut rotasi dan perpindahan yang diperlukan untuk mencocokkan dua gambar secara akurat, perangkat ini mampu menentukan kesalahan posisi rudal dengan sangat akurat dan menggunakannya untuk memperbaiki kesalahan dalam sistem navigasi inersia dan TERCOM. Unit korelasi digital dari sistem panduan rudal jelajah DSMAC yang digunakan pada beberapa unit rudal jelajah Tomahawk memang akurat, namun memiliki efek samping operasional yang mirip dengan TERCOM, yaitu harus diprogram untuk menerbangkan rudal di medan yang mudah dikenali, terutama di jarak dekat. sasaran, tujuan. Pada tahun 1991, selama Operasi Badai Gurun, hal ini menyebabkan sejumlah persimpangan jalan raya di Bagdad digunakan sebagai titik jangkar, yang pada gilirannya memungkinkan pasukan pertahanan udara Saddam untuk menempatkan baterai antipesawat di sana dan menembak jatuh beberapa Tomahawk. Sama seperti TERCOM, unit korelasi digital dari sistem panduan rudal jelajah sensitif terhadap perubahan musim dalam kontras medan. Tomahawk yang dilengkapi DSMAC juga membawa lampu flash untuk menerangi area tersebut di malam hari.

Pada tahun 1980an, penerima GPS pertama diintegrasikan ke dalam rudal jelajah Amerika. Teknologi GPS menarik karena memungkinkan roket untuk terus-menerus memperbaiki kesalahan inersianya terlepas dari kondisi medan dan cuaca, dan beroperasi dengan cara yang sama di atas air maupun di darat.

Manfaat ini terhapuskan oleh masalah kekebalan kebisingan GPS yang buruk, karena sinyal GPS pada dasarnya sangat lemah, rentan terhadap efek "ghosting" (ketika sinyal GPS memantul dari medan atau bangunan) dan variasi akurasi tergantung pada jumlah satelit yang diterima. dan sebagainya, bagaimana mereka tersebar di angkasa. Semua rudal jelajah AS saat ini dilengkapi dengan penerima GPS dan paket sistem panduan inersia, dengan teknologi sistem inersia mekanis digantikan oleh sistem navigasi inersia giroskop laser cincin yang lebih murah dan lebih akurat pada akhir 1980an dan awal 1990an.

Rudal jelajah AGM-158 JASSM

Masalah yang terkait dengan keakuratan dasar GPS secara bertahap diselesaikan dengan memperkenalkan metode GPS jangkauan luas (Wide Area Differential GPS), di mana sinyal koreksi yang valid untuk lokasi geografis tertentu disiarkan ke penerima GPS melalui radio (dalam kasus Amerika). rudal, WAGE -Peningkatan GPS Area Luas digunakan). Sumber utama sinyal dari sistem ini adalah suar navigasi radio dan satelit di orbit geostasioner. Teknologi paling akurat dari jenisnya, yang dikembangkan di Amerika Serikat pada tahun 1990an, dapat memperbaiki kesalahan GPS hingga beberapa inci dalam tiga dimensi dan cukup akurat untuk menembakkan rudal melalui lubang terbuka kendaraan lapis baja.

Masalah kekebalan kebisingan dan “pengulangan gambar” ternyata menjadi masalah yang paling sulit dipecahkan. Hal ini menyebabkan diperkenalkannya apa yang disebut teknologi antena "pintar", biasanya berdasarkan "digital beamforming" dalam perangkat lunak. Ide dibalik teknologi ini sederhana, namun seperti biasa, detailnya rumit. Antena GPS konvensional menerima sinyal dari seluruh belahan bumi atas di atas rudal, sehingga termasuk satelit GPS serta gangguan musuh. Apa yang disebut Antena Pola Penerimaan Terkendali (CRPA) menggunakan perangkat lunak untuk mensintesis sinar sempit yang diarahkan ke lokasi satelit GPS yang dituju, sehingga antena menjadi “buta” ke segala arah. Desain antena paling canggih dari jenis ini menghasilkan apa yang disebut “nulls” dalam pola radiasi antena yang ditujukan pada sumber interferensi untuk lebih menekan pengaruhnya.

Rudal jelajah Tomahawk

Sebagian besar masalah yang dipublikasikan pada awal produksi rudal jelajah AGM-158 JASSM adalah akibat dari masalah dengan perangkat lunak Penerima GPS, akibatnya roket kehilangan satelit GPS dan menyimpang dari lintasannya.

Penerima GPS tingkat lanjut menyediakan level tinggi akurasi dan kekebalan kebisingan yang andal terhadap sumber interferensi GPS yang terletak di permukaan bumi. Mereka kurang efektif terhadap jammer GPS canggih yang digunakan pada satelit, kendaraan udara tak berawak, atau balon.

Rudal jelajah Amerika generasi terbaru menggunakan sistem panduan inersia GPS, dilengkapi dengan kamera pencitraan termal digital yang dipasang di hidung rudal, dengan tujuan memberikan kemampuan seperti DSMAC terhadap target stasioner dengan perangkat lunak terkait dan kemampuan pengenalan pola otomatis. terhadap sasaran bergerak seperti rudal antipesawat, sistem rudal, atau peluncur rudal. Tautan data biasanya berasal dari teknologi JTIDS/Link-16, yang diterapkan untuk memberikan kemampuan menargetkan ulang senjata jika target bergerak mengubah lokasinya saat rudal sedang bergerak. Penggunaan fitur ini terutama bergantung pada kecerdasan pengguna dan kemampuan mendeteksi pergerakan target tersebut.

Tren jangka panjang dalam navigasi rudal jelajah akan mengarah pada kecerdasan yang lebih besar, otonomi yang lebih besar, keragaman sensor yang lebih besar, peningkatan keandalan, dan biaya yang lebih rendah.

Mesin roket yang mengeluarkan api mendorong pesawat ruang angkasa ke orbit mengelilingi bumi. Roket lain membawa kapal melampaui tata surya.

Bagaimanapun, ketika kita berpikir tentang roket, kita membayangkan penerbangan luar angkasa. Namun roket juga bisa terbang di kamar Anda, misalnya saat perayaan ulang tahun Anda.

Roket di rumah

Balon biasa juga bisa menjadi roket. Bagaimana? Mengembang balon dan mencubit lehernya untuk mencegah udara keluar. Sekarang lepaskan bolanya. Dia akan mulai terbang mengelilingi ruangan secara tidak terduga dan tidak terkendali, didorong oleh kekuatan udara yang keluar darinya.

Ini roket sederhana lainnya. Mari kita pasang meriam di gerbong kereta. Ayo kirim dia kembali. Anggaplah gesekan antara rel dan roda sangat kecil dan pengeremannya minimal. Ayo tembakkan meriam. Pada saat terjadi tembakan, troli bergerak maju. Jika Anda sering mulai memotret, troli tidak akan berhenti, tetapi akan menambah kecepatan pada setiap pemotretan. Terbang mundur dari laras meriam, peluru mendorong troli ke depan.

Materi terkait:

Bagaimana astronot tidur di luar angkasa?

Kekuatan yang tercipta dalam hal ini disebut recoil. Gaya inilah yang membuat roket apapun bergerak, baik di bumi maupun di luar angkasa. Apapun zat atau benda yang dikeluarkan dari suatu benda bergerak, mendorongnya ke depan, kita akan memiliki contoh mesin roket.

Roket jauh lebih cocok untuk terbang di ruang hampa dibandingkan di atmosfer bumi. Untuk meluncurkan roket ke luar angkasa, para insinyur harus merancang mesin roket yang kuat. Mereka mendasarkan rancangannya pada hukum universal alam semesta yang ditemukan oleh ilmuwan besar Inggris Isaac Newton, yang bekerja pada akhir abad ke-17. Hukum Newton menjelaskan gravitasi dan apa yang terjadi pada benda fisik ketika bergerak. Hukum kedua dan ketiga membantu untuk memahami dengan jelas apa itu roket.

Gerak roket dan hukum Newton

Hukum kedua Newton menghubungkan gaya suatu benda bergerak dengan massa dan percepatannya (perubahan kecepatan per satuan waktu). Jadi, untuk membuat roket yang kuat, mesinnya harus mengeluarkan bahan bakar yang terbakar dalam jumlah besar dengan kecepatan tinggi. Hukum ketiga Newton menyatakan bahwa gaya aksi sama dengan gaya reaksi dan arahnya berlawanan. Dalam kasus roket, gaya aksi adalah gas panas yang keluar dari nosel roket; gaya tandingan mendorong roket ke depan.