O francuskich pionierach kosmonautyki

W pierwszej połowie XX wieku nie tylko Amerykanie, Sowieci czy Niemcy zajmowali się rakietnictwem. Choć nie mówi się o tym często, przedstawiciele innych narodowości również mieli swój udział – w tym Francuzi.

Urodzony w 1881 roku Robert Esnault-Pelterie już jako dziecko interesował się mechaniką i naukami ścisłymi. W wieku 13 lat, otrzymawszy w prezencie zabawkowy pociąg, zbudował do niego sieć elektryczną złożoną z oświetlenia, panelu przełączników oraz automatycznych sygnalizatorów. Mając 17 lat, przekształcił swój niewielki warsztat maszynowy w prawdziwe laboratorium fizyczno-chemiczne i rozpoczął badania nad telegrafią bezprzewodową. Już wtedy wykazywał się oryginalnością – zamiast kupować lub kopiować urządzenia, sam je wynajdował. W 1902 roku, w wieku 21 lat, uzyskał pierwszy patent na niezwykle czuły przekaźnik elektryczny a także ukończył studia przyrodnicze na Sorbonie, zdobywając wiedzę z botaniki, fizyki ogólnej i chemii ogólnej.

Bibliothèque nationale de France via Wikimedia Commons

Robert Esnault-Pelterie

Po studiach całkowicie poświęcił się nowo powstałej dziedzinie – lotnictwu. Swoją pierwszą maszynę latającą – szybowiec – skonstruował w 1904 roku. Testował go, holując za samochodem i odpowiednio nim sterując tak, by oderwał się od podłoża. Była to pierwsza próba tego typu, a prędkość szybowca podczas lotu sięgała nawet 100 km/h.

Przyczynił się również do wprowadzenia rewolucji w lotnictwie, opatentowując drążek sterowy, który obecnie jest standardowym elementem systemu sterowania większości samolotów. Znacznie zoptymalizował działanie silników lotniczych, upraszczając ich konstrukcję i tym samym zwiększając stosunek mocy do masy. Dzięki temu samoloty mogły pochwalić się wyższymi osiągami.

By PHGCOM - Own work via Wikimedia Commons

Jeden z samolotów skonstruowanych przez Roberta Esnault-Pelteriego.

 Latanie bez skrzydeł

W tym czasie jego zainteresowanie rakietnictwem stopniowo rosło. Już w 1908 dostrzegł możliwość lotu w przestrzeń kosmiczną, a w 1912 zaprezentował przed paryskimi naukowcami swoje teoretyczne badania udowadniające możliwość lotu z Ziemi na Księżyc. Zawierały one między innymi obliczenia dotyczące prędkości ucieczki z Księżyca i innych planet Układu Słonecznego czy proponowane przez niego rozwiązania problemów ze zmienną temperaturą w czasie lotu. Obalił również panujący w tamtych czasach mit, że rakieta w czasie lotu potrzebuje „pomocy” atmosfery – to nie siła nośna, a odrzutu gra kluczową rolę w systemach napędzających rakietę.

W późniejszych latach krytycznie odniósł się do pomysłu amerykańskiego prekursora rakietnictwa, Roberta Goddarda, nazwanego „Project Victor”. Polegał on na wysłaniu 450 g magnezji na Księżyc za pomocą rakiety i następnie obserwacji wybuchu teleskopem z Ziemi w celu empirycznego udowodnienia możliwości lotu na Księżyc i wysnucia dalszych konkluzji. Esnault-Pelterie stwierdził, że trafienie w Srebrny Glob nie jest tak proste, jak wynikałoby z pracy Goddarda, zarzucając mu przy tym niewystarczające uwzględnienie kilku zjawisk fizycznych zachodzących podczas lotu rakiety. Jednak przede wszystkim miał obiekcje co do sensu całego proponowanego przedsięwzięcia – według niego znacznie ciekawszą misją byłoby sfotografowanie tylnej strony Księżyca.

W latach 20. XX wieku Esnault-Pelterie, zdając sobie sprawę z wagi przeprowadzanych badań nad rakietnictwem, czuł się zobowiązany do informowania władz o swoich pracach. Niestety, nie wzbudziły one zainteresowania. Inaczej było jednak w Niemczech, gdzie podobne koncepcje zostały wcielone w życie wraz z pociskiem balistycznym V-2. Choć w dziedzinie lotnictwa wynalazki Francuza przyniosły mu rozgłos i korzyści materialne – co podkreślał sam von Braun – w astronautyce nie został doceniony. Nawet u schyłku życia, z powodu trudności finansowych, jego meble zostały zarekwirowane przez urząd skarbowy.

First Steps Toward Space

Rysunek mieszkania Esnault-Pelteriego po zabraniu jego mebli przez francuski urząd skarbowy.

Astronautyka debiutuje

Niemniej jednak, przez znaczną część swojego życia konsekwentnie angażował się w tę pasję. 1 lutego 1928 roku wraz z filantropem Hirshem i innymi utworzył Międzynarodową Nagrodę Astronautyczną REP-Hirsch. Nieco wcześniej, bo 26 grudnia 1927 roku francuski pisarz science-fiction J. H. Rosny Sr., członek jury wspomnianej nagrody, po raz pierwszy użył terminu „astronautyka”. Robert Esnault-Pelterie często go stosował, chcąc wprowadzić to słowo na stałe do naukowej terminologii.

Nagroda funkcjonowała do 1939 roku, niemal corocznie wybierając osobę bądź grupę osób z zasługami w nowopowstałej dziedzinie. Pierwszym laureatem był Herman Oberth, który w swojej pracy naukowej zademonstrował, że technicznie możliwe jest osiągnięcie prędkości 4000 m/s przez gazy wylotowe z dyszy silnika. Później w 1935 nagrodę otrzymał Francuz Louis Damblanc za „oswojenie” czarnego prochu, dawniej stosowanego jako stałe paliwo do rakiet.

Najważniejsze i zarazem najbardziej znaczące dzieło Esnault-Pelteriego ukazało się w 1930 roku, a w 1934 roku opublikował jego uzupełnienie. Nosiło ono tytuł Astronautyka i obejmowało szeroko pojętą problematykę lotu kosmicznego. Aby lepiej zrozumieć zakres tej pracy, warto przyjrzeć się tytułom poszczególnych rozdziałów:

— Ruch rakiety w próżni i w powietrzu
— Gęstość i skład bardzo wysokich warstw atmosfery
— Rozprężanie gazów spalinowych przez dyszę
— Spalanie w komorze
— Możliwe zastosowania rakiet (badania wysokich warstw atmosfery, wystrzeliwanie pocisków na Księżyc, podróże z dużą prędkością wokół Ziemi oraz loty w atmosferze)
— Podróże międzyplanetarne (w tym warunki, w jakich będą odbywać się loty wokół Księżyca, projekt statku kosmicznego, systemy sterowania, nawigacji i pilotażu oraz warunki życia na pokładzie).

Choć większość idei zawartych w pracy była słuszna, zdarzyły się również pewne błędy. Jednym z nich było stwierdzenie, że najlepszym rozwiązaniem jest wypełnienie kabiny czystym tlenem oraz błędna konkluzja, że zredukuje to ciśnienie do 1/10 ciśnienia atmosferycznego. Tak niskie ciśnienie prowadzi do choroby dekompresyjnej; co więcej, wynik ten jest nieprawidłowy – dziś wiemy, że ciśnienie w takiej sytuacji wynosi około 1/3 bara. Innym powodem, dla którego nie stosuje się czystego tlenu do oddychania, jest jego łatwopalność. Być może gdyby tlen nie stanowił 100% atmosfery w module dowodzenia misji Apollo 1, trójka astronautów przeżyłaby pożar, który wybuchł na pokładzie.

Esnault-Pelterie nie ograniczył się tylko do rozważań teoretycznych. Poczynając od 1930 roku, przeprowadzał eksperymenty z ciekłymi paliwami rakietowymi. Miały one na celu wyznaczenie optymalnego stosunku spalania różnych składników. W oparciu o wyniki tych doświadczeń skonstruował własny silnik, który generował ciąg 100 kG przez 60 sekund – imponujący rezultat jak na tamte czasy. Niestety, dwa czynniki utrudniły mu dalszą realizację badań: utrata czterech palców u jednej ręki oraz brak odpowiednich funduszy.

Zmarł 6 grudnia 1957 roku, doczekawszy się wystrzelenia Sputnika 1 na orbitę. Dla uhonorowania jego osiągnięć nazwano jego nazwiskiem jeden z kraterów na Księżycu.

Oswoił czarny proch

Inny warty uwagi pionier rakietnictwa, Louis Damblanc, urodzony w 1889 roku, nie cieszy się już taką popularnością jak Esnault-Pelterie (choć ten również nie jest zbyt znany), a w literaturze nie znajdziemy zbyt wiele informacji na jego temat. W 1910 roku uzyskał dyplom inżyniera na Uniwersytecie Elektrotechnicznym w Grenoble. Wraz z kolegą pracował nad śmigłowcem i założył tygodnik poświęcony francuskiemu lotnictwu.

Bibliothèque nationale de France via Wikimedia Commons

Louis Damblanc

W latach 30. XX wieku, zauważywszy mnogość problemów rakietnictwa, zaczął pracować nad tą dziedziną techniki. W jego czasach czarny proch był najczęściej stosowanym paliwem rakietowym, co wiązało się z wieloma problemami – spalanie było niestabilne, mało efektywne i krótkotrwałe. Damblanc „oswoił” czarny proch, sprasowując go i zwiększając przy tym jego gęstość niemal dwukrotnie. To umożliwiło skuteczną eksploatację rakiet. Przykładał też wagę do redukcji masy, używając silnych i zarazem lekkich materiałów, na przykład tak zwany elektron. Jest to stop magnezu, do którego ewentualnie dodaje się aluminium, cynk, miedź lub krzem.

First Steps Toward Space

Jedna z rakiet Damblanca w locie.

To, jak wiele uwagi przywiązywał Damblanc do redukcji masy rakiety, świadczy wysnuta przez niego koncepcja rakiety skracającej się w miarę spalania paliwa. Chodzi o to, że w poszczególnych stopniach rakiety nigdy nie znajduje się pusta przestrzeń niewypełniona paliwem. Zamiast czekać na separację stopnia, materiał, z którego zbudowany jest kadłub odczepia się od reszty konstrukcji na bieżąco wraz z gazami wylotowymi. Pomysł, choć interesujący, nie znalazł zastosowania w praktyce ze względu na trudności konstrukcyjne – sam Damblanc nie wymyślił, jak dokładnie miałoby to działać, a wyłącznie zarysował ideę.

Jednym z jego największych osiągnięć było opatentowanie rakiety wielostopniowej. Choć nie wymyślił tej koncepcji, to jako pierwszy skonstruował rakiety działające w ten sposób. Największa z nich miała średnicę 133 mm i była trójstopniowa. Konstruktor twierdzi, że nie odchylała się ona od wyznaczonego kursu o więcej niż 2%, gdzie 100% odchylenia to rakieta ustawiona w pozycji dziobem do ziemi. Świadczy to o skutecznym opracowaniu stabilizacji. W sumie Damblanc przetestował 360 rakiet, które czasami osiągały pułap 2 km, a ich zasięg dochodził do 6 km. Czasami ładunek takich rakiet powracał na Ziemię na spadochronach.

First Steps Toward Space

Wyrzutnia startowa używana do największej rakiety Damblanca.

Niektóre z rakiet budowanych przez Damblanca nazywano rakietami pocztowymi. Jak sama nazwa wskazuje, miały one służyć do transportu listów. Zresztą nie tylko on dostrzegł ten potencjał użytkowy; Reinhold Tiling, Angela Buddenböhmer oraz Friedrich Kuhr również pracowali nad implementacją tego pomysłu, jednak tragicznie zmarli w wyniku eksplozji w warsztacie. Jednak zarówno wtedy, jak i dziś rakiety nie są szeroko stosowane do przesyłania listów.

W czasie II wojny światowej dwa patenty Damblanca zostały zarekwirowane przez władze USA w wyniku ustawy o handlu z wrogiem. Po wojnie, gdy upomniał się o swoje prawa, otrzymał odszkodowanie za ich używanie.

Zmarł w roku 1969; doczekał się pierwszego lądowania ludzi na Księżycu.

Obaj panowie, choć dziś niemal zapomniani, odcisnęli piętno na astronautyce i lotnictwie. Faktem jest, że część ich pomysłów została zastąpiona lepszymi (na przykład nie stosuje się rakiet prochowych), ale inna część stała się standardem – na przykład drążek sterowniczy w samolotach czy rakiety wielostopniowe.

The post O francuskich pionierach kosmonautyki first appeared on AstroNET – Polski Portal Astronomiczny.