تاریخچه فضانوردی
کنجکاوی و پرسشگری انسان در مورد فضا و آنچه در آن است تاریخ طولانی دارد، عمر این کنجکاوی از عمر تاریخ مکتوب بشر نیز بیشتر است. همزمان با سیر تکامل انسان این سؤال بیشتر ذهن او را مشغول میکرد.
در طول تاریخ انسان با استفاده از ابزاری که در اختیار داشته است سعی کرده به این کنجکاوی ذهنی خود پاسخ دهد. در ابتدا که وسیلهای جز تخیل خود برای پاسخگویی نداشت، به داستان سرایی در مورد آنچه که در فضا رخ میدهد میپرداخت.
همزمان با تکامل فکری که داشت، این داستانپردازیها بیشتر و بیشتر میشد.
از همان دوران بشر شروع به استفاده از مشاهداتتش از فضا و آنچه که در آن است در زندگی خود کرد.
مصریها و بابلیها (۴۰۰۰ سال قبل) با مشاهدات آسمانی خود توانستند اقدام به ایجاد یک تقویم جهت کنترل کشاورزی و جداولی جهت پیش بینی خسوف و نمایش اثرات حرکت خورشید و سیارات بر روی زندگی انسانها کنند که به آن علم اختر طالعبینی گویند.
در مقابل اما یونانیها رویکرد دیگری نسبت به آسمان اتخاذ کردند و ترجیح دادند از تئوریهای فیزیکی در تحلیلهای خود استفاده کنند و علم ستاره شناسی را ایجاد کردند.
تصورات انسان در مورد فضا نیز یک سیر تکاملی دارد. به گونهای که یونانیان حدس میزدند که مسیر اجرام سماوی باید دایرهای شکل باشد و چون در نظر آنها خدایان زمین را مرکز جهان قرار داده بودند، بنابراین روزانه تمام اجرام سماوی یک دور به دور زمین میچرخند و زمین را مرکز منظومه شمسی و جهان تصور میکردند.
این مدل از کیهان، مدل قبول شده در بین جوامع انسانی بود تا اینکه نخستین بار نیکولاس کوپرنیک بیان کرد که زمین روزانه دور خودش و سالی یک بار دور خورشید چرخش میکند و اولین مدل خورشید محوری منظومه شمسی را ارائه کرد. همچنین او گفت که برخلاف تصور رایج در جوامع آن دوره که تحت نفوذ فکری و عقیدتی نهاد کلیسا بودند، ستارگان فرشتگانی نیستند که از آسمان در برابر شیاطین دفاع میکنند، بلکه آنها خورشیدهایی در فاصلههای بسیار دور هستند.
گالیله با ابزار رصدی که در اختیار داشت تمام نظریات کوپرنیک را علیرغم مخالفت کلیسا و جامعه آن روز تأیید کرد. به اندازهای که بشر در سیر تاریخ به سمت جلو حرکت میکرد، کنجکاوی او برای کشف واقعیات در فضا بیشتر میشد و پرواز و سفر به فضا در زمره آرزوهای دیرینه انسان قرار گرفت. یوهانس کپلر با استفاده از تخیلاتش به ماه سفر کرد و کتابی داستانی در این مورد نوشت. ژول ورن در کتاب «از زمین تا ماه» با پرتاب یک توپ توپخانه که بسیار قوی بود شخصیت اول خود را به ماه فرستاد. اما با پیشرفت و گسترش مرزهای علم، مشخص شد برای فرار از میدان جاذبه زمین به سرعت و انرژی بسیار زیادی نیاز هست.
انسان ابتدا برای مقاصد نظامی به ساخت راکتها روی آورد، به طوری که ویلیام کانگرو، یک سرهنگ نظامی ارتش و متخصص تسلیحات جنگی، در اوایل قرن نوزدهم راکتهای آتش زا را بر پایه مدلهای به دست آمده از هند ساخت.
از اولین افرادی که در زمینه فضاپیماهایی که توسط راکت پرواز میکنند تحقیق کرد کنستانتین تسیولکوفسکی بود. او در سال ۱۸۸۰ اقدام به محاسبه سرعت لازم برای پرواز به فراتر از اتمسفر نمود. همچنین او پیشنهاد کرد که سوختن ترکیب هیدروژن مایع و اکسیژن مایع میتواند کارایی راکتها را افزایش دهد. او یک دانشمند خودآموخته روس در زمینه هوانوردی و فضانوردی بود.
وی در کنار رابرت گدارد آمریکایی و هرمان اوبرت آلمانی، یکی از سه بنیانگذار دانش موشک و فضانوردی بهشمار میرود. او بدون اطلاع از کارهای دو دانشمند دیگر، مبانی نظری حرکت موشک و سفر در فضا را تدوین کرد و معادله اصلی حرکت موشک را که به «معادله تسیولکوفسکی» معروف است به دست آورد.
ایدههای مهمی همچون استفاده ازسوخت مایع برای موشکها، موشکهای چندمرحلهای قرار دادن ماهواره در مدار، ساخت ایستگاه فضایی و فرستادن انسان به فضا نخستین بار توسط تسیولکوفسکی مطرح شدند.
وی نظریه پرواز هواپیماهای جت را تدوین کرد و مقالههای متعددی در این باره منتشر کرد.
او همچنین ایده وسیله نقلیهای که روی بالشتکی از هوا حرکت میکند را ارائه داد. تسیولکوفسکی در ۱۸۹۵ در مقالهای ایده آسانسور فضایی را مطرح کرد. طرح او متکی بر کابلی بود که از یک فضاپیما تا سطح زمین کشیده شده بود و به وسیله آن میشد بدون استفاده از موشک به مدار زمین رفت. او در ۱۸۹۶ بررسی امکان سفر میان سیارهای به وسیله موشک را شروع کرد و فرمول معروف خود موسوم به «معادله تسیولکوفسکی» را برای حرکت موشک به دست آورد. سپس در ۱۹۰۳ در مقاله «بررسی فضای جو با استفاده از دستگاههای واکنشی» به نظریه پردازی درباره حرکت موشک پرداخت و فرمولهای اساسی پرواز را به دست آورد و امکان سفر به خارج از جو به وسیله موشک را ثابت کرد. یک از مهمترین ابداعات او در این مقاله پیشنهاد استفاده از سوخت مایع برای موشکها بود. وی نشان داد که سوختهای مایع از سوختهای جامدی مثل باروت کارآمدتر هستند و طبق محاسبات او اکسیژن مایع و هیدروژن مایع بهترین ترکیب برای سوخت موشک بود. وی این نتایج را تنها با محاسبات نظری و بدون هیچ آزمایشی به دست آورد.
تسیولکوفسکی در پیشرفت دانش نوپای مکانیک اجسام با جرم متغیر نقش داشت. وی نظریهای برای پرواز موشک با در نظر گرفتن تغییر جرم آن در حین حرکت ارائه کرد. برای هدایت و تغییر جهت موشک در خلأ، پیشرانهای گازی را پیشنهاد کرد و ضریب عملکرد واقعی موشک را به دست آورد. او از ۱۹۰۳ تا ۱۹۱۷ طرحهای متعددی برای ساختن سفینه فضایی ابداع کرد. بخشی از این طرحها در قالب ادبیات داستانی ارائه شدند.
او در یک داستان علمی تخیلی با عنوان «خارج از کره زمین،» به تشریح یک ایستگاه فضایی پرداخت که به دور خود میچرخد و برای ساکنانش جاذبه مصنوعی ایجاد میکند. او با کار بر روی مهندسی موشک به جزئیاتی مانند استفاده از بخشی از سوخت برای خنک کردن محفظه احتراق و استفاده از مواد دیرگداز نیز پرداخت.
وی در دهه ۱۹۲۰ نظریه موشکهای چند مرحلهای را مطرح کرد و در، ۱۹۳۵ پیشنهاد خوشهای شدن موشکها برای رسیدن به سرعتهای بالا را ارائه داد. خدمات وی به دانش فضانوردی غیر قابل انکار است.
۲۲ سال بعد از مرگ وی اتحاد جماهیر شوروی فضاپیمای اسپوتینگ را در صدمین سالروز تولد وی به فضا پرتاب کرد. رابرت گودارد از دیگر افراد پیشگام در فضانوردی بود. وی سازنده اولین راکت سوخت مایع در جهان بود. او در ۱۶ مارس سال ۱۹۲۶ این راکت را با موفقیت پرتاب کرد.
وی و تیمش بین سالهای ۱۹۲۶ و ۳۴،۱۹۴۱ راکت را پرتاب کردند و در این میان توانستند به ارتفاع ۲.۶ کیلومتر و سرعت ۸۸۵ کیلومتر بر ساعت برای راکتهای خود برسند. همچنین از او به عنوان کسی که عصر فضایی را افتتاح کرد نام میبرند. گودارد با موفقیت از روشها و علوم کنترل سه محوری و دینامیک پرواز، ژیروسکوپها و هدایت نیروی پیشران استفاده کرد تا پرواز راکتهایش را کنترل کند.
در ۱۷ ژوئیه،۱۹۲۹ رابرت گودارد راکتی را پرتاب کرد که حامل اولین محموله آزمایشگاهی، شامل یک بارومتر (وسیلهای برای سنجش فشار هواست که در پیش بینی وضع هوا و تعیین ارتفاع مورد استفاده قرار میگیرد) و یک دوربین بود. این چهارمین پرتاب او بود. گرچه کارهای او در این زمینه انقلابی بود، اما گودارد حمایت بسیار کمی برای تحقیقات و کار خود دریافت کرد.
مطبوعات معمولاً نظریات وی را مسخره میکردند. در مقابل او در برابر کار، تحقیقات و حریم خصوصی خود به شدت محافظه کار شد. سالها پس از مرگش در شروع عصر فضایی، او به عنوان یکی از بنیانگذاران علم موشکها در کنار کنستانتین تسیلوکوفسکی و هرمان اوبرت به رسمیت شناخته شد. او نه تنها متوجه پتانسیل موشکها در زمینههای تحقیقات جوی، موشکهای بالستیک و سفرهای فضایی شناخت، بلکه اولین نفری بود که به طور علمی به مطالعه، طراحی و ساخت موشکهای مورد نیاز برای اجرای این ایدهها پرداخت.
مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا به افتخار گودارد در سال ۱۹۵۹ نامگذاری شد. هرمان اوبرت آلمانی نیز از نخستین پیشگامان علم فضانوردی و از بنیانگذاران آن بود. در سال ۱۹۲۳ در سن ۲۹ سالگی، اوبرت موفق به انتشار کتاب ۹۲ صفحهای «با راکت در فضای بین سیارات» شد. این کتاب که برگرفته از رسالهی دکترای او بود که به دلیل رؤیایی و تخیلی بودن قبول نشده بود، باعث شهرت ویشد.
اگرچه رسالهی وی در خصوص موارد فنی کمتر بحث کرده بود، ولی به واسطه تدریس او در مراکز مربوط به امور فضایی، کتابش به کمک همین مراکز انتشار یافت. تئوریهای ارائه شده در کتاب اوبرت بسیار ارزشمند بودند. این کتاب به واسطهی تئوریهایش در سراسر مراکز موشکی آلمان مورد توجه قرار گرفت و این امر باعث شد تا کتاب او به چندین زبان دیگر نیز ترجمه شده و پس از مدتی مطالب آن بهطور عملی در وسایل پرنده فضایی به کار گرفته شوند.
امتداد این کتاب و سایر فعالیتهای هرمان اوبرت در زمینه موشک، در سال ۱۹۲۹ به چاپ کتابی ۴۲۹ صفحهای با عنوان «مقدماتی برای انجام سفر فضایی» منتج شد که یکی از موفقیتهای بینالمللی او به حساب میآمد و از اهمیت علمی فوقالعادهای برخوردار بود. اوبرت که چند سال قبل از انتشار این کتاب (سال ۱۹۲۵) با کنستانتین تسیلوکوفسکی و ایدهها و تئوریهایش آشنا شده بود از دانش و تجربه او نیز در تدوین این کتاب جدید استفاده کرد.در این کتاب تئوری ریاضی مربوط به علوم موشکی به خصوص در زمینههای علوم الکترونیک و پیشرانش راکتی تشریح شده بود.
این کتاب امکان طراحی و ساخت یک راکت را فراهم میآورد و همچنین توان بالقوه انسان برای دستیابی به ایستگاههای فضایی و سفر به کرات دیگر را مورد بررسی قرار میداد.
کتاب جدید اوبرت از طرف اسنالت، پیشکسوت در علوم راکتی فرانسه، کتاب مقدس فضانوردی علمی خوانده شد. این سه نفر، کسانی بودند که با تحقیقات و کارشان راه را برای سفر انسان به فضا باز کردند، در حالی که بخش بزرگی از کارها و تحقیقاتشان را با تکیه بر کارهای علمی خود و به طور مستقل انجام دادند.
اینگونه بود که در قرن بیستم علم موشکها و فضانوردی پایهگذاری شد که به شروع مسابقه فضایی و سفر انسان به فضا انجامید.