Robert Hutchings Goddard (5 de octubre de 1882 - 10 de agosto de 1945) [1] fue un ingeniero , profesor , físico e inventor estadounidense al que se le atribuye la creación y construcción del primer cohete de combustible líquido del mundo . [2] Goddard lanzó con éxito su cohete el 16 de marzo de 1926, lo que marcó el comienzo de una era de vuelos espaciales e innovación. Él y su equipo lanzaron 34 cohetes [3] entre 1926 y 1941, alcanzando altitudes de hasta 2,6 km (1,6 millas) y velocidades de hasta 885 km / h (550 mph). [3]
| Robert H. Goddard | |
|---|---|
 Robert Hutchings Goddard (1882-1945) | |
| Nació | 5 de octubre de 1882 [1] Worcester, Massachusetts , Estados Unidos |
| Fallecido | 10 de agosto de 1945 (62 años) [1] Baltimore, Maryland , Estados Unidos |
| Nacionalidad | americano |
| Educación | |
| Ocupación | Profesor , ingeniero aeroespacial , físico , inventor |
| Conocido por | Primer cohete de combustible líquido |
| Esposos) | Esther Christine Kisk ( m. 1924 – 1945) |
| Premios |
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El trabajo de Goddard como teórico e ingeniero anticipó muchos de los desarrollos que harían posible los vuelos espaciales. [4] Se le ha llamado el hombre que marcó el comienzo de la Era Espacial . [5] : xiii Dos de las 214 invenciones patentadas de Goddard, un cohete de múltiples etapas (1914) y un cohete de combustible líquido (1914), fueron hitos importantes hacia los vuelos espaciales. [6] Su monografía de 1919 A Method of Reaching Extreme Altitudes se considera uno de los textos clásicos de la ciencia espacial del siglo XX. [7] [8] Goddard fue pionero con éxito en métodos modernos como el control de dos ejes ( giroscopios y empuje orientable ) de cohetes para controlar su vuelo de manera efectiva.
Aunque su trabajo en el campo fue revolucionario, Goddard recibió poco apoyo público, moral o monetario, por su trabajo de investigación y desarrollo. [9] : 92,93 Era una persona tímida, y la investigación con cohetes no se consideraba una actividad adecuada para un profesor de física. [10] : 12 La prensa y otros científicos ridiculizaron sus teorías sobre los vuelos espaciales. Como resultado, se volvió protector de su privacidad y su trabajo. Prefería trabajar solo también por las secuelas de un ataque de tuberculosis . [10] : 13
Años después de su muerte, en los albores de la era espacial, Goddard llegó a ser reconocido como uno de los padres fundadores de la cohetería moderna, junto con Robert Esnault-Pelterie , Konstantin Tsiolkovsky y Hermann Oberth . [11] [12] [13] No solo reconoció desde el principio el potencial de los cohetes para la investigación atmosférica, los misiles balísticos y los viajes espaciales, sino que también fue el primero en estudiar, diseñar, construir y volar científicamente los cohetes precursores necesarios para eventualmente implementarlos. ideas. [14]
La NASA 's de Vuelo Espacial Goddard Center fue nombrado en honor de Goddard en 1959. También fue incluido en el aeroespacial internacional pasillo de la fama en 1966, y el Salón Internacional del Espacio de la fama en 1976. [15]
Vida temprana e inspiración
Goddard nació en Worcester, Massachusetts , hijo de Nahum Danford Goddard (1859-1928) y Fannie Louise Hoyt (1864-1920). Robert fue su único hijo que sobrevivió; un hijo menor, Richard Henry, nació con una deformidad en la columna y murió antes de su primer cumpleaños. Nahum fue empleado por fabricantes e inventó varias herramientas útiles. [16] Goddard tenía raíces familiares paternas inglesas en Nueva Inglaterra con William Goddard (1628-1691) un tendero de Londres que se estableció en Watertown , Massachusetts en 1666. Por su lado materno, descendía de John Hoyt y otros colonos de Massachusetts a finales de 1600. [17] [18] Poco después de su nacimiento, la familia se mudó a Boston. Con una curiosidad por la naturaleza, estudió los cielos con un telescopio de su padre y observó a los pájaros volando. Esencialmente un chico de campo, le encantaba el aire libre y las caminatas con su padre en los viajes a Worcester y se convirtió en un excelente tirador con un rifle. [19] : 63,64 En 1898, su madre contrajo tuberculosis y regresaron a Worcester por el aire puro . Los domingos, la familia asistía a la iglesia episcopal y Robert cantaba en el coro. [16] : 16
Experimento de la infancia
Con la electrificación de las ciudades estadounidenses en la década de 1880, el joven Goddard se interesó por la ciencia, específicamente, la ingeniería y la tecnología. Cuando su padre le mostró cómo generar electricidad estática en la alfombra de la familia, la imaginación del niño de cinco años se encendió. Robert experimentó, creyendo que podría saltar más alto si el zinc de una batería pudiera cargarse raspando sus pies en el camino de grava. Pero, sosteniendo el zinc, no pudo saltar más alto de lo habitual. [16] : 15 [20] Goddard detuvo los experimentos después de que su madre le advirtiera que, si tenía éxito, podría "irse navegando y no volver". [21] : 9 Experimentó con productos químicos y creó una nube de humo y una explosión en la casa. [19] : 64 El padre de Goddard alentó aún más el interés científico de Robert al proporcionarle un telescopio, un microscopio y una suscripción a Scientific American . [21] : 10 Robert desarrolló una fascinación por el vuelo, primero con cometas y luego con globos . Se convirtió en un minucioso cronista y documentalista de su trabajo, una habilidad que beneficiaría enormemente su carrera posterior. Estos intereses se fusionaron a los 16 años, cuando Goddard intentó construir un globo de aluminio , dando forma al metal en bruto en el taller de su casa y llenándolo de hidrógeno. Después de casi cinco semanas de esfuerzos metódicos y documentados, finalmente abandonó el proyecto y comentó: "... el globo no sube. ... El aluminio es demasiado pesado. Failior [ sic ] corona la empresa". Sin embargo, la lección de este fracaso no frenó la creciente determinación y confianza de Goddard en su trabajo. [16] : 21 Escribió en 1927: "Me imagino que un interés innato por las cosas mecánicas se heredó de varios antepasados que eran maquinistas". [22] : 7
Soñar con cerezo
Se interesó por el espacio cuando leyó el clásico de ciencia ficción de HG Wells La guerra de los mundos a los 16 años. [1] Su dedicación a la búsqueda de vuelos espaciales se fijó el 19 de octubre de 1899. Goddard, de 17 años, trepó a un cerezo para cortar las ramas muertas. Estaba paralizado por el cielo y su imaginación creció. Más tarde escribió:
Ese día me trepé a un cerezo alto en la parte trasera del granero ... y mientras miraba hacia los campos al este, me imaginaba lo maravilloso que sería hacer algún dispositivo que tuviera la posibilidad de ascender a Marte. y cómo se vería a pequeña escala, si fuera enviado desde el prado a mis pies. Tengo varias fotografías del árbol, tomadas desde entonces, con la escalerita que hice para treparlo, apoyado en él.
Entonces me pareció que un peso girando alrededor de un eje horizontal, moviéndose más rápidamente arriba que abajo, podría proporcionar elevación en virtud de la mayor fuerza centrífuga en la parte superior del camino.
Yo era un niño diferente cuando descendí del árbol de cuando ascendí. La existencia por fin parecía muy intencionada. [16] : 26 [23]
Durante el resto de su vida, observó el 19 de octubre como el "Día del aniversario", una conmemoración privada del día de su mayor inspiración.
Educación y primeros estudios
El joven Goddard era un niño delgado y frágil, casi siempre con una salud frágil. Sufría de problemas de estómago, pleuresía, resfriados y bronquitis, y se quedó dos años atrás de sus compañeros. Se convirtió en un lector voraz, visitando regularmente la biblioteca pública local para pedir prestados libros sobre ciencias físicas. [16] : 16,19
Aerodinámica y movimiento
El interés de Goddard por la aerodinámica lo llevó a estudiar algunos de los artículos científicos de Samuel Langley en el periódico Smithsonian . En estos artículos, Langley escribió que las aves mueven sus alas con diferente fuerza en cada lado para girar en el aire. Inspirado por estos artículos, el Goddard adolescente observó golondrinas y vencejos de chimenea desde el porche de su casa, notando cuán sutilmente los pájaros movían sus alas para controlar su vuelo. Observó cuán notablemente los pájaros controlaban su vuelo con las plumas de la cola, a las que llamó el equivalente de los alerones de los pájaros . Se opuso a algunas de las conclusiones de Langley y en 1901 escribió una carta a la revista St. Nicholas [21] : 5 con sus propias ideas. El editor de St. Nicholas se negó a publicar la carta de Goddard, y señaló que los pájaros vuelan con cierta inteligencia y que "las máquinas no actuarán con tal inteligencia". [16] : 31 Goddard no estuvo de acuerdo, creyendo que un hombre podía controlar una máquina voladora con su propia inteligencia.
Alrededor de este tiempo, Goddard leyó los Principia Mathematica de Newton y descubrió que la Tercera Ley del Movimiento de Newton se aplicaba al movimiento en el espacio. Más tarde escribió sobre sus propias pruebas de la Ley:
Empecé a darme cuenta de que, después de todo, podría haber algo en las leyes de Newton. En consecuencia, se probó la Tercera Ley, tanto con dispositivos suspendidos por gomas elásticas como mediante dispositivos en flotadores, en el riachuelo posterior del granero, y dicha ley fue verificada de manera concluyente. Me hizo darme cuenta de que si se descubría o inventaba una forma de navegar por el espacio, sería el resultado de un conocimiento de la física y las matemáticas. [16] : 32
Académica
A medida que su salud mejoró, Goddard continuó su educación formal como estudiante de segundo año de 19 años en South High Community School [24] en Worcester en 1901. Se destacó en sus cursos y sus compañeros lo eligieron dos veces presidente de la clase. Recuperando el tiempo perdido, estudió libros de matemáticas, astronomía, mecánica y composición de la biblioteca de la escuela. [16] : 32 En su ceremonia de graduación en 1904, pronunció su discurso de clase como mejor alumno . En su discurso, titulado "Sobre dar las cosas por sentado", Goddard incluyó una sección que se convertiría en emblemática de su vida:
Así como en las ciencias hemos aprendido que somos demasiado ignorantes para pronunciar con seguridad algo imposible, para el individuo, dado que no podemos saber exactamente cuáles son sus limitaciones, difícilmente podemos decir con certeza que algo está necesariamente dentro o más allá. su agarre. Cada uno debe recordar que nadie puede predecir a qué alturas de riqueza, fama o utilidad puede elevarse hasta que se haya esforzado honestamente, y debe obtener valor del hecho de que todas las ciencias han estado, en algún momento, en la misma condición que él, y que a menudo se ha demostrado que el sueño de ayer es la esperanza de hoy y la realidad del mañana. [21] : 19
Goddard se inscribió en el Instituto Politécnico de Worcester en 1904. [16] : 41 Rápidamente impresionó al jefe del departamento de física, A. Wilmer Duff, con su sed de conocimiento, y Duff lo contrató como asistente de laboratorio y tutor. [16] : 42 En WPI, Goddard se unió a la fraternidad Sigma Alpha Epsilon y comenzó un largo noviazgo con su compañera de secundaria Miriam Olmstead, una estudiante de honor que se había graduado con él como salutatorian . Finalmente, ella y Goddard se comprometieron, pero se separaron y terminaron el compromiso alrededor de 1909. [16] : 51
Goddard recibió su BS grado en física de Worcester Polytechnic en 1908, [16] : 50 y después de servir allí durante un año como instructor en la física, comenzó sus estudios graduados en la Universidad Clark en Worcester en el otoño de 1909. [25] Goddard recibió su maestría en física de la Universidad de Clark en 1910 y luego se quedó en Clark para completar su doctorado. en física en 1911. Pasó otro año en Clark como miembro honorario de física, y en 1912 aceptó una beca de investigación en el Palmer Physical Laboratory de la Universidad de Princeton . [16] : 56–58
Primeros escritos científicos
El estudiante de secundaria resumió sus ideas sobre los viajes espaciales en un artículo propuesto, "La navegación del espacio", que presentó a Popular Science News . El editor de la revista lo devolvió, diciendo que no podrían usarlo "en un futuro cercano". [16] : 34
Mientras aún era estudiante, Goddard escribió un artículo en el que proponía un método para equilibrar aviones utilizando la estabilización giroscópica. Presentó la idea a Scientific American , que publicó el artículo en 1907. Goddard escribió más tarde en sus diarios que creía que su artículo era la primera propuesta de una forma de estabilizar automáticamente los aviones en vuelo. [16] : 50 Su propuesta surgió casi al mismo tiempo que otros científicos estaban logrando avances en el desarrollo de giroscopios funcionales .
Mientras estudiaba física en WPI, a la mente de Goddard le vinieron ideas que a veces parecían imposibles, pero se vio obligado a registrarlas para futuras investigaciones. Escribió que "había algo dentro que simplemente no dejaba de funcionar". Compró algunos cuadernos cubiertos de tela y comenzó a llenarlos con una variedad de pensamientos, principalmente sobre su sueño de viajar al espacio. [22] : 11-13 Consideró la fuerza centrífuga, las ondas de radio, la reacción magnética, la energía solar, la energía atómica, la propulsión iónica o electrostática y otros métodos para llegar al espacio. Después de experimentar con cohetes de combustible sólido, en 1909 estaba convencido de que los motores de propulsión química eran la respuesta. [10] : 11-12 Un concepto particularmente complejo se estableció en junio de 1908: enviar una cámara alrededor de planetas distantes, guiada por mediciones de la gravedad a lo largo de la trayectoria, y regresar a la Tierra. [22] : 14
Su primer escrito sobre la posibilidad de un cohete de combustible líquido llegó el 2 de febrero de 1909. Goddard había comenzado a estudiar formas de aumentar la eficiencia de un cohete utilizando métodos diferentes de los cohetes convencionales de combustible sólido . Escribió en su cuaderno sobre el uso de hidrógeno líquido como combustible con oxígeno líquido como oxidante. Él creía que se podría lograr un 50 por ciento de eficiencia con estos propulsores líquidos (es decir, la mitad de la energía térmica de combustión convertida en energía cinética de los gases de escape). [16] : 55
Primeras patentes
En las décadas cercanas a 1910, la radio era una nueva tecnología, fértil para la innovación. En 1912, mientras trabajaba en la Universidad de Princeton, Goddard investigó los efectos de las ondas de radio en los aislantes. [26] Para generar energía de radiofrecuencia, inventó un tubo de vacío con una desviación del haz [27] que funcionaba como un tubo oscilador de rayos catódicos. Su patente sobre este tubo, anterior a la de Lee De Forest , se convirtió en el centro de la demanda entre Arthur A. Collins , cuya pequeña empresa fabricaba tubos para transmisores de radio, y AT&T y RCA por el uso de la tecnología de tubos de vacío . Goddard aceptó solo los honorarios de un consultor de Collins cuando se abandonó la demanda. Finalmente, las dos grandes empresas permitieron que la creciente industria electrónica del país utilizara las patentes de De Forest libremente. [28]
Matemáticas de cohetes
Para 1912 tenía en su tiempo libre, utilizando cálculo, desarrollado las matemáticas que le permitían calcular la posición y velocidad de un cohete en vuelo vertical, dado el peso del cohete y el peso del propulsor y la velocidad (con respecto a la estructura del cohete) de los gases de escape. En efecto, había desarrollado de forma independiente la ecuación del cohete Tsiolkovsky publicada una década antes en Rusia. Tsiolkovsky, sin embargo, no tuvo en cuenta la gravedad ni la resistencia. Para el vuelo vertical desde la superficie de la Tierra, Goddard incluyó en su ecuación diferencial los efectos de la gravedad y la resistencia aerodinámica. [22] : 136 Escribió: "Se consideró necesario un método aproximado ... para evitar un problema no resuelto en el cálculo de variaciones. La solución que se obtuvo reveló el hecho de que serían necesarias masas iniciales sorprendentemente pequeñas ... siempre que los gases fueran expulsados del cohete a alta velocidad, y también que la mayor parte del cohete consistiera en material propulsor ". [22] : 338–9
Su primer objetivo fue construir un cohete sonoro con el que estudiar la atmósfera. Dicha investigación no solo ayudaría a la meteorología, sino que era necesario determinar la temperatura, la densidad y la velocidad del viento como funciones de la altitud para diseñar vehículos de lanzamiento espacial eficientes. Se mostró muy reacio a admitir que su objetivo final era, de hecho, desarrollar un vehículo para vuelos al espacio, ya que la mayoría de los científicos, especialmente en los Estados Unidos, no consideraban que tal objetivo fuera una búsqueda científica realista o práctica, ni tampoco lo era el objetivo. público todavía dispuesto a considerar seriamente tales ideas. Más tarde, en 1933, Goddard dijo que "[E] n ningún caso debemos dejarnos disuadir del logro de los viajes espaciales, prueba a prueba y paso a paso, hasta que un día lo logremos, cueste lo que cueste". [19] : 65,67,74,101
Enfermedad
A principios de 1913, Goddard se enfermó gravemente de tuberculosis y tuvo que dejar su puesto en Princeton. Luego regresó a Worcester, donde inició un prolongado proceso de recuperación en casa. Sus médicos no esperaban que viviera. Decidió que debería pasar tiempo al aire libre y caminar para hacer ejercicio, y fue mejorando gradualmente. [16] : 61–64 Cuando su enfermera descubrió algunas de sus notas en su cama, las guardó, argumentando: "Tengo que vivir para hacer este trabajo". [19] : 66
Sin embargo, fue durante este período de recuperación que Goddard comenzó a producir algunas de sus obras más importantes. Cuando sus síntomas disminuyeron, se permitió trabajar una hora al día con sus notas tomadas en Princeton. Temía que nadie pudiera leer sus garabatos si sucumbía. [16] : 63
Patentes fundacionales
En la atmósfera tecnológica y de fabricación de Worcester, las patentes se consideraban esenciales, no solo para proteger el trabajo original sino como documentación del primer descubrimiento. Comenzó a ver la importancia de sus ideas como propiedad intelectual y, por lo tanto, comenzó a asegurar esas ideas antes de que alguien más lo hiciera, y tendría que pagar para usarlas. En mayo de 1913, escribió descripciones sobre sus primeras solicitudes de patente de cohetes. Su padre los llevó a un abogado de patentes en Worcester que lo ayudó a refinar sus ideas para su consideración. La primera solicitud de patente de Goddard se presentó en octubre de 1913. [16] : 63–70
En 1914, sus dos primeras patentes históricas fueron aceptadas y registradas. La primera, la Patente de Estados Unidos 1.102.653 , describió un cohete de múltiples etapas alimentado con un "material explosivo" sólido. La segunda, la Patente de Estados Unidos 1.103.503 , describió un cohete alimentado con un combustible sólido (material explosivo) o con propulsores líquidos (gasolina y óxido nitroso líquido). Las dos patentes se convertirían eventualmente en hitos importantes en la historia de los cohetes. [29] [30] En total, se publicaron 214 patentes, algunas póstumamente por su esposa.
Investigación temprana de cohetes
En el otoño de 1914, la salud de Goddard había mejorado y aceptó un puesto a tiempo parcial como instructor e investigador en la Universidad de Clark. [16] : 73 Su puesto en Clark le permitió continuar su investigación sobre cohetes. Pidió numerosos suministros que podrían usarse para construir prototipos de cohetes para su lanzamiento y pasó gran parte de 1915 preparándose para sus primeras pruebas. El primer lanzamiento de prueba de Goddard de un cohete de pólvora se produjo una tarde de 1915 después de sus clases diurnas en Clark. [16] : 74 El lanzamiento fue lo suficientemente fuerte y brillante como para despertar la alarma del conserje del campus, y Goddard tuvo que asegurarle que sus experimentos, aunque eran un estudio serio, también eran bastante inofensivos. Después de este incidente, Goddard llevó sus experimentos al laboratorio de física para limitar cualquier perturbación.
En el laboratorio de física de Clark, Goddard realizó pruebas estáticas de cohetes de pólvora para medir su empuje y eficiencia. Encontró que sus estimaciones anteriores estaban verificadas; los cohetes de pólvora estaban convirtiendo solo alrededor del dos por ciento de la energía térmica de su combustible en energía cinética y de empuje. En este punto, aplicó boquillas de Laval , que generalmente se usaban con motores de turbina de vapor, y estas mejoraron considerablemente la eficiencia. (De las varias definiciones de eficiencia de cohetes, Goddard midió en su laboratorio lo que hoy se llama la eficiencia interna del motor: la relación entre la energía cinética de los gases de escape y la energía térmica disponible de combustión, expresada como porcentaje). [ 22] : 130 A mediados del verano de 1915, Goddard había obtenido una eficiencia promedio del 40 por ciento con una velocidad de salida de la boquilla de 6728 pies (2051 metros) por segundo . [16] : 75 Al conectar una cámara de combustión llena de pólvora a varias boquillas de expansión convergente-divergente (de Laval), Goddard pudo, en pruebas estáticas, lograr eficiencias del motor de más del 63% y velocidades de escape de más de 7000 pies (2134 metros) por segundo. [16] : 78
Pocos lo reconocerían en ese momento, pero este pequeño motor fue un gran avance. Estos experimentos sugirieron que los cohetes podrían ser lo suficientemente poderosos como para escapar de la Tierra y viajar al espacio. Este motor y los experimentos posteriores patrocinados por la Institución Smithsonian fueron el comienzo de la cohetería moderna y, en última instancia, la exploración espacial. [31] Goddard se dio cuenta, sin embargo, de que se necesitarían los propulsores líquidos más eficientes para llegar al espacio. [32]
Más tarde ese año, Goddard diseñó un elaborado experimento en el laboratorio de física de Clark y demostró que un cohete funcionaría en un vacío como el del espacio. Creía que sí, pero muchos otros científicos aún no estaban convencidos. [33] Su experimento demostró que el rendimiento de un cohete en realidad disminuye bajo presión atmosférica.
En septiembre de 1906 escribió en su cuaderno sobre el uso de la repulsión de partículas cargadas eléctricamente (iones) para producir empuje. [22] : 13 De 1916 a 1917, Goddard construyó y probó los primeros propulsores de iones experimentales conocidos , que pensó que podrían usarse para la propulsión en las condiciones de casi vacío del espacio exterior . Los pequeños motores de vidrio que construyó fueron probados a presión atmosférica, donde generaron una corriente de aire ionizado. [34]
Patrocinio de la Institución Smithsonian
En 1916, el costo de la investigación espacial de Goddard se había vuelto demasiado alto para su modesto salario como profesor. [16] : 76 Comenzó a solicitar patrocinadores potenciales para asistencia financiera, comenzando con la Institución Smithsonian , la National Geographic Society y el Aero Club of America .
En su carta al Smithsonian en septiembre de 1916, Goddard afirmó que había logrado una eficiencia del 63% y una velocidad de boquilla de casi 2438 metros por segundo . Con estos niveles de rendimiento, creía que un cohete podría levantar verticalmente un peso de 1 lb (0,45 kg) a una altura de 232 millas (373 km) con un peso de lanzamiento inicial de solo 89,6 lb (40,64 kg) . [35] (Se puede considerar que la atmósfera de la Tierra termina entre 80 y 100 millas (130 a 160 km) de altitud, donde su efecto de arrastre sobre los satélites en órbita se vuelve mínimo).
El Smithsonian estaba interesado y le pidió a Goddard que explicara su pregunta inicial. Goddard respondió con un manuscrito detallado que ya había preparado, titulado Un método para alcanzar alturas extremas . [16] : 79
En enero de 1917, el Smithsonian acordó proporcionar a Goddard una subvención de cinco años por un total de 5000 dólares estadounidenses . [16] : 84 Posteriormente, Clark pudo contribuir con US $ 3500 y el uso de su laboratorio de física al proyecto. El Instituto Politécnico de Worcester también le permitió usar su Laboratorio de Magnetismo abandonado en el borde del campus durante este tiempo, como un lugar seguro para las pruebas. [16] : 85 WPI también fabricaron algunas piezas en su taller de máquinas.
Los compañeros científicos de Goddard en Clark estaban asombrados por la subvención inusualmente grande del Smithsonian para la investigación de cohetes, que pensaban que no era ciencia real. [16] : 85 Décadas más tarde, los científicos de cohetes que sabían cuánto costaba investigar y desarrollar cohetes dijeron que había recibido poco apoyo financiero. [36] [37]
Dos años más tarde, ante la insistencia del Dr. Arthur G. Webster, el jefe de renombre mundial del departamento de física de Clark, Goddard dispuso que el Smithsonian publicara el artículo, A Method ..., que documentaba su trabajo. [16] : 102
Mientras estaba en la Universidad de Clark, Goddard hizo una investigación sobre la energía solar utilizando un plato parabólico para concentrar los rayos del sol en una pieza mecanizada de cuarzo , que se roció con mercurio , que luego calentó agua y accionó un generador eléctrico. Goddard creía que su invento había superado todos los obstáculos que previamente habían derrotado a otros científicos e inventores, y sus hallazgos se publicaron en la edición de noviembre de 1929 de Popular Science . [38]
Cohete militar de Goddard
No todo el trabajo inicial de Goddard estaba orientado a los viajes espaciales. Cuando Estados Unidos entró en la Primera Guerra Mundial en 1917, las universidades del país comenzaron a prestar sus servicios al esfuerzo bélico. Goddard creía que su investigación sobre cohetes podría aplicarse a muchas aplicaciones militares diferentes, incluida la artillería móvil, las armas de campaña y los torpedos navales . Hizo propuestas a la Armada y al Ejército. No existe ningún registro en sus papeles de interés alguno por parte de la Marina para la investigación de Goddard. Sin embargo, Army Ordnance estaba bastante interesado y Goddard se reunió varias veces con el personal del Ejército. [16] : 89
Durante este tiempo, Goddard también fue contactado, a principios de 1918, por un industrial civil en Worcester sobre la posibilidad de fabricar cohetes para los militares. Sin embargo, a medida que crecía el entusiasmo del empresario, también lo hacía la sospecha de Goddard. Las conversaciones finalmente se interrumpieron cuando Goddard comenzó a temer que la empresa se apropiara de su trabajo. Sin embargo, un oficial del Cuerpo de Señales del Ejército trató de hacer que Goddard cooperara, pero el general George Squier del Cuerpo de Señales, que había sido contactado por el secretario de la Institución Smithsonian, Charles Walcott , lo llamó . [16] : 89–91 Goddard se volvió receloso de trabajar con corporaciones y tuvo cuidado de obtener patentes para "proteger sus ideas". [16] : 152 Estos eventos llevaron al Cuerpo de Señales a patrocinar el trabajo de Goddard durante la Primera Guerra Mundial. [16] : 91
Goddard propuso al Ejército una idea para un lanzacohetes de tubo como arma de infantería ligera. El concepto de lanzador se convirtió en el precursor de la bazuca . [16] : 92 El arma sin retroceso, propulsada por cohetes, fue una creación de Goddard como un proyecto paralelo (bajo contrato del Ejército) de su trabajo en la propulsión de cohetes. Goddard, durante su mandato en la Universidad de Clark , y trabajando en el Observatorio Mount Wilson por razones de seguridad, diseñó el cohete de tubo para uso militar durante la Primera Guerra Mundial. Él y su compañero de trabajo, el Dr. Clarence N. Hickman, demostraron con éxito su cohete. al Cuerpo de Señales del Ejército de los Estados Unidos en Aberdeen Proving Ground , Maryland , el 6 de noviembre de 1918, utilizando dos atriles como plataforma de lanzamiento. El ejército quedó impresionado, pero el Armisticio de Compiègne se firmó solo cinco días después, y el desarrollo posterior se interrumpió cuando terminó la Primera Guerra Mundial. [39]
El retraso en el desarrollo de la bazuca y otras armas fue el resultado del largo período de recuperación requerido por el grave ataque de Goddard contra la tuberculosis. Goddard continuó siendo consultor a tiempo parcial del gobierno de EE. UU. En Indian Head, Maryland , [16] : 121 hasta 1923, pero su atención se centró en otras investigaciones relacionadas con la propulsión de cohetes, incluido el trabajo con combustibles líquidos y oxígeno líquido.
Más tarde, el ex investigador de la Universidad de Clark, el Dr. Clarence N. Hickman , y los oficiales del ejército coronel Leslie Skinner y el teniente Edward Uhl continuaron el trabajo de Goddard sobre la bazuca. Se adjuntó al cohete una ojiva de carga con forma , lo que condujo al arma que mata a los tanques utilizada en la Segunda Guerra Mundial y a muchas otras poderosas armas de cohetes. [16] : 305
Un método para alcanzar alturas extremas
En 1919, Goddard pensó que sería prematuro revelar los resultados de sus experimentos porque su motor no estaba lo suficientemente desarrollado. El Dr. Webster se dio cuenta de que Goddard había realizado una gran cantidad de trabajo excelente e insistió en que Goddard publicara su progreso hasta el momento o se encargaría de él mismo, por lo que Goddard le preguntó a la Institución Smithsonian si publicaría el informe, actualizado con notas, que había presentado a finales de 1916. [16] : 102
A finales de 1919, el Smithsonian publicó la obra pionera de Goddard, A Method of Reaching Extreme Altitudes . El informe describe las teorías matemáticas de Goddard sobre el vuelo de cohetes, sus experimentos con cohetes de combustible sólido y las posibilidades que vio de explorar la atmósfera de la Tierra y más allá. Junto con el trabajo anterior de Konstantin Tsiolkovsky , The Exploration of Cosmic Space by Means of Reaction Devices , [40] que no se difundió ampliamente fuera de Rusia, [41] el informe de Goddard se considera uno de los trabajos pioneros de la ciencia de la cohetería. y se distribuyeron 1750 copias en todo el mundo. [42] Goddard también envió una copia a las personas que la solicitaron, hasta que se agotó su suministro personal. El historiador aeroespacial del Smithsonian, Frank Winter, dijo que este documento fue "uno de los catalizadores clave detrás del movimiento internacional de cohetes de las décadas de 1920 y 1930". [43]
Goddard describió extensos experimentos con motores de cohetes de combustible sólido que queman polvo sin humo de nitrocelulosa de alta calidad . Un avance crítico fue el uso de la boquilla de turbina de vapor inventada por el inventor sueco Gustaf de Laval . La boquilla de Laval permite la conversión más eficiente ( isentrópica ) de la energía de los gases calientes en movimiento hacia adelante. [44] Por medio de esta boquilla, Goddard aumentó la eficiencia de sus motores de cohete del dos por ciento al 64 por ciento y obtuvo velocidades de escape supersónicas de más de Mach 7. [21] : 44 [45]
Aunque la mayor parte de este trabajo se ocupó de las relaciones teóricas y experimentales entre el propulsor, la masa del cohete, el empuje y la velocidad, una sección final, titulada "Cálculo de la masa mínima requerida para elevar una libra a una altitud 'infinita'", discutió los posibles usos de cohetes, no solo para alcanzar la atmósfera superior sino para escapar por completo de la gravitación de la Tierra . [46] Él determinó, usando un método aproximado para resolver su ecuación diferencial de movimiento para vuelo vertical, que un cohete con una velocidad de escape efectiva (ver impulso específico ) de 7000 pies por segundo y un peso inicial de 602 libras sería capaz de enviar una carga útil de una libra a una altura infinita. Se incluyó como un experimento mental la idea de lanzar un cohete a la Luna y encender una masa de polvo de destello en su superficie, para ser visible a través de un telescopio. Discutió el asunto con seriedad, hasta una estimación de la cantidad de pólvora necesaria. La conclusión de Goddard fue que un cohete con una masa inicial de 3,21 toneladas podría producir un destello "apenas visible" desde la Tierra, asumiendo un peso final de carga útil de 10,7 libras. [22]
Goddard evitó la publicidad, porque no tuvo tiempo de responder a las críticas a su trabajo, y sus ideas imaginativas sobre los viajes espaciales se compartieron solo con grupos privados en los que confiaba. Sin embargo, sí publicó y habló sobre el principio del cohete y el sonido de los cohetes , ya que estos temas no eran demasiado "lejanos". En una carta al Smithsonian, fechada en marzo de 1920, discutió: fotografiar la Luna y los planetas desde sondas de vuelo impulsadas por cohetes, enviar mensajes a civilizaciones distantes en placas de metal inscritas, el uso de la energía solar en el espacio y la idea de propulsión iónica de alta velocidad. En esa misma carta, Goddard describe claramente el concepto de escudo térmico ablativo , sugiriendo que el aparato de aterrizaje se cubra con "capas de una sustancia dura muy infusible con capas de un mal conductor de calor entre" diseñadas para erosionarse de la misma manera que la superficie. de un meteoro. [47]
–Respuesta a la pregunta de un periodista tras una crítica en The New York Times , 1920. [48] [49]
Publicidad y critica
La publicación del documento de Goddard le ganó la atención nacional de los periódicos estadounidenses, la mayoría negativa. Aunque la discusión de Goddard sobre apuntar a la luna fue solo una pequeña parte del trabajo en su conjunto (ocho líneas en la penúltima página de 69 páginas), y fue pensada como una ilustración de las posibilidades más que como una declaración de intenciones, los artículos sensacionalizó sus ideas hasta el punto de la tergiversación y el ridículo. Incluso el Smithsonian tuvo que abstenerse de hacer publicidad debido a la cantidad de correspondencia ridícula que recibió del público en general. [21] : 113 David Lasser, cofundador de la American Rocket Society (ARS), escribió en 1931 que Goddard fue sometido en la prensa a los "ataques más violentos". [50]
El 12 de enero de 1920, un artículo de primera plana del New York Times , "Cree que el cohete puede llegar a la luna", informó un comunicado de prensa del Smithsonian sobre un "cohete de carga múltiple y alta eficiencia". La principal aplicación prevista era "la posibilidad de enviar aparatos de grabación a altitudes moderadas y extremas dentro de la atmósfera de la Tierra", siendo la ventaja sobre los instrumentos transportados por globos la facilidad de recuperación, ya que "el nuevo aparato de cohetes iría directamente hacia arriba y hacia abajo. " Pero también mencionó una propuesta "para [enviar] a la parte oscura de la luna nueva una cantidad suficientemente grande del polvo de destello más brillante que, al encenderse en el impacto, sería claramente visible en un poderoso telescopio. Este sería el única forma de probar que el cohete había abandonado realmente la atracción de la tierra, ya que el aparato nunca volvería, una vez que hubiera escapado de esa atracción ". [51]
Editorial del New York Times
El 13 de enero de 1920, el día después de su artículo de portada sobre el cohete de Goddard, un editorial sin firmar del New York Times , en una sección titulada "Temas del Times", se burló de la propuesta. El artículo, que llevaba el título "Una tensión severa en la credulidad", [52] comenzó con aparente aprobación, pero pronto llegó a arrojar serias dudas:
Como método para enviar un misil a la parte más alta, e incluso más alta, de la envoltura atmosférica de la Tierra, el cohete de carga múltiple del profesor Goddard es un dispositivo practicable y, por lo tanto, prometedor. Un cohete de este tipo también podría llevar instrumentos de grabación automática, que se soltarían en el límite de su vuelo, y los paracaídas concebibles los llevarían a salvo al suelo. Sin embargo, no es obvio que los instrumentos vuelvan al punto de partida; de hecho, es obvio que no lo harían, porque los paracaídas se desplazan exactamente como lo hacen los globos. [53]
El artículo insistió más en la propuesta de Goddard de lanzar cohetes más allá de la atmósfera:
[Después de que el cohete salga de nuestro aire y realmente comience su viaje más largo, su vuelo no sería ni acelerado ni mantenido por la explosión de las cargas que entonces podría haber dejado. Afirmar que lo sería es negar una ley fundamental de la dinámica, y solo el Dr. Einstein y su docena elegida, tan pocos y en forma, tienen licencia para hacerlo. ... Por supuesto, [Goddard] sólo parece carecer del conocimiento que se les da a diario en las escuelas secundarias. [54]
La base de esa crítica era la creencia entonces común de que el empuje era producido por el escape del cohete que empujaba contra la atmósfera; Goddard se dio cuenta de que la tercera ley de Newton (reacción) era el principio real y que el empuje era posible en el vacío.
Secuelas
Una semana después del editorial del New York Times , Goddard emitió una declaración firmada a Associated Press , intentando devolver la razón a lo que se había convertido en una historia sensacional:
Se ha prestado demasiada atención al experimento propuesto de la energía de destello y muy poca a la exploración de la atmósfera. ... Cualesquiera que sean las posibilidades interesantes que pueda haber del método que se ha propuesto, aparte del propósito para el que fue diseñado, ninguna de ellas podría emprenderse sin antes explorar la atmósfera. [55]
En 1924, Goddard publicó un artículo, "Cómo mi cohete de velocidad puede propulsarse en el vacío", en Popular Science , en el que explicó la física y dio detalles de los experimentos de vacío que había realizado para probar la teoría. [56] Pero, por mucho que trató de explicar sus resultados, la mayoría no lo entendió. Después de uno de los experimentos de Goddard en 1929, un periódico local de Worcester publicó el titular burlón "El cohete lunar falla en el objetivo por 238,799 1 ⁄ 2 millas". [57]
Aunque el público poco imaginativo se rió entre dientes del "hombre de la luna", su innovador artículo fue leído con seriedad por muchos cohetes en Estados Unidos, Europa y Rusia que se animaron a construir sus propios cohetes. Este trabajo fue su contribución más importante a la búsqueda de "apuntar a las estrellas". [58] : 50
Goddard trabajó solo con su equipo de mecánicos y maquinistas durante muchos años. Esto fue el resultado de las duras críticas de los medios de comunicación y otros científicos, y su comprensión de las aplicaciones militares que podrían utilizar las potencias extranjeras. Goddard comenzó a sospechar cada vez más de los demás y, a menudo, trabajaba solo, excepto durante las dos guerras mundiales, que limitaron el impacto de gran parte de su trabajo. Otro factor limitante fue la falta de apoyo del gobierno estadounidense, el ejército y la academia, todos sin comprender el valor del cohete para estudiar la atmósfera y el espacio cercano, y para aplicaciones militares. A medida que Alemania se volvió cada vez más bélica, se negó a comunicarse con los experimentadores de cohetes alemanes, aunque recibió cada vez más correspondencia. [16] : 131
'Una corrección'
Cuarenta y nueve años después de su editorial burlándose de Goddard, el 17 de julio de 1969, el día después del lanzamiento del Apolo 11 , The New York Times publicó un artículo breve con el título "Una corrección". La declaración de tres párrafos resumió su editorial de 1920 y concluyó:
La investigación y la experimentación adicionales han confirmado los hallazgos de Isaac Newton en el siglo XVII y ahora está definitivamente establecido que un cohete puede funcionar tanto en el vacío como en la atmósfera. The Times lamenta el error. [59]
Primer vuelo con combustible líquido
Goddard comenzó a considerar los propulsores líquidos, incluidos el hidrógeno y el oxígeno, ya en 1909. Sabía que el hidrógeno y el oxígeno era la combinación más eficiente de combustible y oxidante. Sin embargo, el hidrógeno líquido no estaba disponible fácilmente en 1921, y seleccionó la gasolina como el combustible más seguro de manejar. [22] : 13
Primeras pruebas estáticas
Goddard comenzó a experimentar con oxidante líquido, cohetes de combustible líquido en septiembre de 1921, y probó con éxito el primer motor de propulsor líquido en noviembre de 1923. [22] : 520 Tenía una cámara de combustión cilíndrica , usando chorros de impacto para mezclar y atomizar oxígeno líquido y gasolina . [22] : 499–500
En 1924–25, Goddard tuvo problemas para desarrollar una bomba de pistón de alta presión para enviar combustible a la cámara de combustión. Quería ampliar los experimentos, pero su financiación no permitiría tal crecimiento. Decidió renunciar a las bombas y utilizar un sistema de alimentación de combustible presurizado aplicando presión al tanque de combustible desde un tanque de gas inerte , una técnica que se usa en la actualidad. El oxígeno líquido, parte del cual se evaporó, proporcionó su propia presión.
El 6 de diciembre de 1925, probó el sistema de alimentación a presión más simple. Realizó una prueba estática en el puesto de cocción del laboratorio de física de la Universidad de Clark. El motor levantó con éxito su propio peso en una prueba de 27 segundos en el bastidor estático. Fue un gran éxito para Goddard, demostrando que era posible un cohete de combustible líquido. [16] : 140 La prueba acercó a Goddard un paso importante al lanzamiento de un cohete con combustible líquido.
Goddard realizó una prueba adicional en diciembre y dos más en enero de 1926. Después de eso, comenzó a prepararse para un posible lanzamiento del sistema de cohetes.
Primer vuelo
Goddard lanzó el primer cohete de combustible líquido ( gasolina y oxígeno líquido ) del mundo el 16 de marzo de 1926 en Auburn, Massachusetts . En el lanzamiento estuvieron presentes su jefe de equipo Henry Sachs, Esther Goddard y Percy Roope, quien era el profesor asistente de Clark en el departamento de física. La entrada del evento en el diario de Goddard fue notable por su subestimación:
16 de marzo. Fui a Auburn con S [achs] en am. E [sther] y el Sr. Roope salieron a la 1 pm Probamos el cohete a las 2.30. Se elevó 41 pies y fue 184 pies, en 2,5 segundos, después de que la mitad inferior de la boquilla se quemó. Llevé materiales al laboratorio. ... [16] : 143
Su entrada en el diario al día siguiente elaboró:
17 de marzo de 1926. El primer vuelo con un cohete que utiliza propulsores líquidos se realizó ayer en la granja de la tía Effie en Auburn. ... A pesar de que se retiró el disparador, el cohete no se elevó al principio, pero la llama se apagó y hubo un rugido constante. Después de unos segundos se elevó, lentamente hasta que se despejó del marco, y luego a la velocidad del tren expreso, girando hacia la izquierda y golpeando el hielo y la nieve, aún yendo a un ritmo rápido. [16] : 143
El cohete, que luego fue apodado "Nell", se elevó solo 41 pies durante un vuelo de 2.5 segundos que terminó a 184 pies de distancia en un campo de coles, [60] pero fue una demostración importante de que los combustibles líquidos y oxidantes eran posibles propulsores para grandes cohetes. El sitio de lanzamiento es ahora un Monumento Histórico Nacional , el Sitio de Lanzamiento de Cohetes Goddard .
Los espectadores familiarizados con los diseños de cohetes más modernos pueden tener dificultades para distinguir el cohete de su aparato de lanzamiento en la conocida imagen de "Nell". El cohete completo es significativamente más alto que Goddard pero no incluye la estructura de soporte piramidal que está agarrando. La cámara de combustión del cohete es el pequeño cilindro en la parte superior; la boquilla es visible debajo de ella. El tanque de combustible, que también es parte del cohete, es el cilindro más grande opuesto al torso de Goddard. El tanque de combustible está directamente debajo de la boquilla y está protegido del escape del motor por un cono de amianto . Los tubos de aluminio envueltos en amianto conectan el motor a los tanques, proporcionando apoyo y transporte de combustible. [61] Este diseño ya no se utiliza, ya que el experimento demostró que no era más estable que colocar la cámara de combustión y la boquilla en la base. En mayo, después de una serie de modificaciones para simplificar la plomería, la cámara de combustión y la boquilla se colocaron en la posición ahora clásica, en el extremo inferior del cohete. [62] : 259
Goddard determinó temprano que las aletas por sí solas no eran suficientes para estabilizar el cohete en vuelo y mantenerlo en la trayectoria deseada frente a los vientos en el aire y otras fuerzas perturbadoras. Agregó paletas móviles en el escape, controladas por un giroscopio, para controlar y dirigir su cohete. (Los alemanes utilizaron esta técnica en su V-2.) También introdujo el motor giratorio más eficiente en varios cohetes, básicamente el método utilizado para dirigir grandes misiles y lanzadores de propulsante líquido en la actualidad. [62] : 263–6
Lindbergh y Goddard
Después del lanzamiento de uno de los cohetes de Goddard en julio de 1929, volvió a llamar la atención de los periódicos, [63] Charles Lindbergh se enteró de su trabajo en un artículo del New York Times . En ese momento, Lindbergh había comenzado a preguntarse qué sería de la aviación (incluso los vuelos espaciales) en un futuro lejano y se había decidido por la propulsión a reacción y el vuelo con cohetes como un probable próximo paso. Después de consultar con el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y asegurarse de que Goddard era un físico genuino y no un chiflado, llamó a Goddard en noviembre de 1929. [21] : 141 El profesor Goddard conoció al aviador poco después en su oficina en Clark. Universidad. [64] Al conocer a Goddard, Lindbergh quedó inmediatamente impresionado por su investigación, y Goddard quedó igualmente impresionado por el interés del aviador. Discutió abiertamente su trabajo con Lindbergh, formando una alianza que duraría el resto de su vida. Aunque desde hace mucho tiempo se había mostrado reacio a compartir sus ideas, Goddard mostró total apertura con aquellos pocos que compartían su sueño y en quienes sentía que podía confiar. [64]
A finales de 1929, Goddard había atraído notoriedad adicional con cada lanzamiento de cohetes. Le resultaba cada vez más difícil realizar su investigación sin distracciones no deseadas. Lindbergh habló sobre la búsqueda de financiación adicional para el trabajo de Goddard y prestó su famoso nombre al trabajo de Goddard. En 1930, Lindbergh hizo varias propuestas a la industria y a los inversores privados para obtener financiación, que resultó casi imposible de encontrar tras la reciente caída de la bolsa estadounidense en octubre de 1929. [64]
Patrocinio del Guggenheim
En la primavera de 1930, Lindbergh finalmente encontró un aliado en la familia Guggenheim . El financiero Daniel Guggenheim acordó financiar la investigación de Goddard durante los próximos cuatro años por un total de $ 100,000 (~ $ 1.9 millones en la actualidad). La familia Guggenheim, especialmente Harry Guggenheim , continuaría apoyando el trabajo de Goddard en los años venideros. Los Goddard pronto se mudaron a Roswell, Nuevo México [64]
Debido al potencial militar del cohete, Goddard, Lindbergh, Harry Guggenheim, la Institución Smithsonian y otros intentaron en 1940, antes de que Estados Unidos entrara en la Segunda Guerra Mundial, convencer al Ejército y la Armada de su valor. Se ofrecieron los servicios de Goddard, pero inicialmente no hubo interés. Dos oficiales militares jóvenes e imaginativos finalmente obtuvieron los servicios para intentar contratar a Goddard justo antes de la guerra. La Armada venció al Ejército y aseguró sus servicios para construir motores de cohetes de combustible líquido de empuje variable para el despegue asistido por jet (JATO) de aviones. [16] : 293–297 Estos motores de cohetes fueron los precursores de los motores de aviones cohete regulables más grandes que ayudaron a lanzar la era espacial. [sesenta y cinco]
El astronauta Buzz Aldrin escribió que su padre, Edwin Aldrin Sr. "fue uno de los primeros partidarios de Robert Goddard". El anciano Aldrin era un estudiante de física con Goddard en Clark y trabajó con Lindbergh para obtener la ayuda de los Guggenheims. Buzz creía que si Goddard hubiera recibido el apoyo militar que el equipo de Wernher von Braun había disfrutado en Alemania, la tecnología de cohetes estadounidense se habría desarrollado mucho más rápidamente en la Segunda Guerra Mundial. [66]
Falta de visión en los Estados Unidos
Antes de la Segunda Guerra Mundial había una falta de visión y un gran interés en los Estados Unidos con respecto al potencial de los cohetes, especialmente en Washington . Aunque la Oficina Meteorológica se interesó a partir de 1929 en el cohete de Goddard para la investigación atmosférica, la Oficina no pudo obtener financiación gubernamental. [22] : 719,746 Entre las guerras mundiales, la Fundación Guggenheim fue la principal fuente de financiación para la investigación de Goddard. [67] : 46,59,60 El cohete de combustible líquido de Goddard fue descuidado por su país, según el historiador aeroespacial Eugene Emme , pero fue notado y promovido por otras naciones, especialmente los alemanes. [42] : 63 Goddard mostró una notable presciencia en 1923 en una carta al Smithsonian. Sabía que los alemanes estaban muy interesados en los cohetes y dijo que "no le sorprendería que la investigación se convirtiera en algo parecido a una raza", y se preguntó qué tan pronto los "teóricos" europeos empezarían a construir cohetes. [16] : 136 En 1936, el agregado militar estadounidense en Berlín le pidió a Charles Lindbergh que visitara Alemania y aprendiera lo que pudiera de su progreso en la aviación. Aunque la Luftwaffe le mostró sus fábricas y se mostró abierta con respecto a su creciente poder aéreo, guardaron silencio sobre el tema de los cohetes. Cuando Lindbergh le contó a Goddard sobre este comportamiento, Goddard dijo: "Sí, deben tener planes para el cohete. ¿Cuándo escuchará la razón nuestra propia gente en Washington?" [16] : 272
La mayoría de las universidades más grandes de Estados Unidos también tardaron en darse cuenta del potencial de los cohetes. Justo antes de la Segunda Guerra Mundial, el jefe del departamento de aeronáutica del MIT, en una reunión celebrada por el Army Air Corps para discutir la financiación del proyecto, dijo que el Instituto de Tecnología de California (Caltech) "puede aceptar el trabajo de Buck Rogers [investigación de cohetes] . " [68] En 1941, Goddard intentó contratar a un ingeniero del MIT para su equipo, pero no pudo encontrar uno que estuviera interesado. [16] : 326 Hubo algunas excepciones: el MIT estaba al menos enseñando cohetería básica, [16] : 264 y Caltech tenía cursos en cohetería y aerodinámica. Después de la guerra, el Dr. Jerome Hunsaker del MIT, después de haber estudiado las patentes de Goddard, declaró que "Cada cohete de combustible líquido que vuela es un cohete Goddard". [16] : 363
Mientras estuvo en Roswell, Goddard todavía era jefe del departamento de física de la Universidad de Clark, y Clark le permitió dedicar la mayor parte de su tiempo a la investigación de cohetes. Asimismo, la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) permitió al astrónomo Samuel Herrick realizar investigaciones sobre la guía y el control de vehículos espaciales y, poco después de la guerra, impartir cursos sobre orientación de naves espaciales y determinación de órbitas. Herrick comenzó a mantener correspondencia con Goddard en 1931 y le preguntó si debería trabajar en este nuevo campo, al que llamó astrodinámica . Herrick dijo que Goddard tuvo la visión de asesorarlo y alentarlo en el uso de la mecánica celeste "para anticipar el problema básico de la navegación espacial". El trabajo de Herrick contribuyó sustancialmente a la preparación de Estados Unidos para controlar el vuelo de los satélites terrestres y enviar hombres a la Luna y regresar. [69]
Roswell, Nuevo México
Con un nuevo respaldo financiero, Goddard finalmente se mudó a Roswell, Nuevo México, en el verano de 1930, [58] : 46, donde trabajó con su equipo de técnicos casi aislado y en relativo secreto durante años. Había consultado a un meteorólogo sobre la mejor zona para hacer su trabajo, y Roswell parecía ideal. Aquí no pondrían en peligro a nadie, no serían molestados por los curiosos y experimentarían un clima más moderado (que también era mejor para la salud de Goddard). [16] : 177 Los lugareños valoraban la privacidad personal, sabían que Goddard deseaba la suya, y cuando los viajeros preguntaban dónde estaban ubicadas las instalaciones de Goddard, probablemente serían mal dirigidos. [16] : 261
En septiembre de 1931, sus cohetes tenían la apariencia ahora familiar de una carcasa lisa con aletas de cola. Comenzó a experimentar con la guía giroscópica y realizó una prueba de vuelo de dicho sistema en abril de 1932. Un giroscopio montado en cardanes, paletas de dirección controladas eléctricamente en el escape, similar al sistema utilizado por el V-2 alemán más de 10 años después. Aunque el cohete se estrelló después de un breve ascenso, el sistema de guía había funcionado y Goddard consideró que la prueba fue un éxito. [16] : 193–5
Una pérdida temporal de fondos de los Guggenheims, como resultado de la depresión, obligó a Goddard en la primavera de 1932 a regresar a sus tan detestadas responsabilidades como profesor en la Universidad de Clark. [70] Permaneció en la universidad hasta el otoño de 1934, cuando se reanudaron los fondos. [71] Debido a la muerte del senior Daniel Guggenheim, su hijo, Harry Guggenheim, asumió la gestión de los fondos. [71] A su regreso a Roswell, comenzó a trabajar en su serie A de cohetes, de 4 a 4,5 metros de largo, propulsados por gasolina y oxígeno líquido presurizado con nitrógeno. El sistema de control giroscópico estaba alojado en el medio del cohete, entre los tanques de propulsor. [5] : xv, 15–46
El A-4 utilizó un sistema de péndulo más simple como guía, mientras se reparaba el sistema giroscópico. El 8 de marzo de 1935, voló hasta 300 metros, luego se volvió hacia el viento y, según informó Goddard, "rugió en un poderoso descenso a través de la pradera, cerca o a la velocidad del sonido". El 28 de marzo de 1935, el A-5 voló con éxito verticalmente a una altitud de (0,91 millas; 4800 pies) utilizando su sistema de guía giroscópico. Luego tomó una trayectoria casi horizontal, voló 13.000 pies y alcanzó una velocidad máxima de 550 millas por hora. Goddard estaba eufórico porque el sistema de guía mantenía el cohete en una trayectoria vertical tan bien. [16] : 208 [22] : 978–9
En 1936-1939, Goddard comenzó a trabajar en los cohetes de las series K y L, que eran mucho más masivos y estaban diseñados para alcanzar alturas muy elevadas. La serie K consistió en pruebas estáticas en banco de un motor más potente, que logró un empuje de 624 libras en febrero de 1936. [67] Este trabajo estuvo plagado de problemas con el quemado de la cámara. En 1923, Goddard había construido un motor refrigerado de forma regenerativa, que hacía circular oxígeno líquido por el exterior de la cámara de combustión, pero consideró que la idea era demasiado complicada. Luego usó un método de enfriamiento de cortina que implicaba rociar el exceso de gasolina, que se evaporó alrededor de la pared interior de la cámara de combustión, pero este esquema no funcionó bien y los cohetes más grandes fallaron. Goddard volvió a un diseño más pequeño y su L-13 alcanzó una altitud de 2,7 kilómetros (1,7 millas; 8900 pies), la más alta de sus cohetes. El peso se redujo mediante el uso de tanques de combustible de paredes delgadas enrollados con alambre de alta resistencia a la tracción. [5] : 71–148
Goddard experimentó con muchas de las características de los grandes cohetes actuales, como múltiples cámaras de combustión y boquillas. En noviembre de 1936, voló el primer cohete del mundo (L-7) con múltiples cámaras, con la esperanza de aumentar el empuje sin aumentar el tamaño de una sola cámara. Tenía cuatro cámaras de combustión, alcanzó una altura de 200 pies y corrigió su trayectoria vertical usando paletas de explosión hasta que una cámara se quemó. Este vuelo demostró que un cohete con múltiples cámaras de combustión podía volar de manera estable y ser guiado fácilmente. [5] : 96 En julio de 1937, reemplazó las paletas de guía con una sección de cola móvil que contenía una sola cámara de combustión, como si se tratara de cardanes ( vectorización de empuje ). El vuelo fue de baja altitud, pero una gran perturbación, probablemente causada por un cambio en la velocidad del viento, se corrigió de nuevo a vertical. En una prueba de agosto, la trayectoria de vuelo fue corregida siete veces por la cola móvil y fue capturada en una película por la Sra. Goddard. [5] : 113–116
De 1940 a 1941, Goddard trabajó en la serie P de cohetes, que usaban turbobombas propulsoras (también impulsadas por gasolina y oxígeno líquido). Las bombas livianas produjeron presiones de propulsor más altas, lo que permitió un motor más potente (mayor empuje) y una estructura más liviana (tanques más livianos y sin tanque de presurización), pero dos lanzamientos terminaron en choques después de alcanzar una altitud de solo unos cientos de pies. Sin embargo, las turbobombas funcionaron bien y Goddard estaba satisfecho. [5] : 187–215
Cuando Goddard mencionó la necesidad de turbobombas, Harry Guggenheim sugirió que contactara a los fabricantes de bombas para ayudarlo. Ninguno estaba interesado, ya que el costo de desarrollo de estas bombas en miniatura era prohibitivo. Por lo tanto, el equipo de Goddard se quedó solo y desde septiembre de 1938 hasta junio de 1940 diseñó y probó las pequeñas turbobombas y generadores de gas para operar las turbinas. Esther dijo más tarde que las pruebas de la bomba fueron "la fase más difícil y desalentadora de la investigación". [16] : 274–5
Goddard pudo probar en vuelo muchos de sus cohetes, pero muchos resultaron en lo que los no iniciados llamarían fallas, generalmente como resultado de un mal funcionamiento del motor o pérdida de control. Sin embargo, Goddard no los consideró fracasos porque sintió que siempre aprendía algo de una prueba. [58] : 45 La mayor parte de su trabajo involucró pruebas estáticas, que son un procedimiento estándar en la actualidad, antes de una prueba de vuelo. Escribió a un corresponsal: "No es una cuestión simple diferenciar los experimentos fallidos de los exitosos ... [La mayoría] del trabajo que finalmente tiene éxito es el resultado de una serie de pruebas fallidas en las que las dificultades se eliminan gradualmente". [16] : 274
General Jimmy Doolittle
Jimmy Doolittle se introdujo en el campo de la ciencia espacial en un momento temprano de su historia. Él recuerda en su autobiografía: "Me interesé en el desarrollo de cohetes en la década de 1930 cuando conocí a Robert H. Goddard, quien sentó las bases ... Mientras trabajaba con Shell Oil, trabajé con él en el desarrollo de un tipo de combustible. .. " [72] Harry Guggenheim y Charles Lindbergh arreglaron que (entonces Mayor) Doolittle discutiera con Goddard una mezcla especial de gasolina. Doolittle voló él mismo a Roswell en octubre de 1938 y recibió un recorrido por la tienda de Goddard y un "curso corto" en cohetería. Luego escribió un memorando, que incluía una descripción bastante detallada del cohete de Goddard. Para terminar, dijo, "el transporte interplanetario es probablemente un sueño de un futuro muy lejano, pero con la luna a sólo un cuarto de millón de millas de distancia, ¡quién sabe!". En julio de 1941, le escribió a Goddard que todavía estaba interesado en su investigación sobre la propulsión de cohetes. El ejército estaba interesado solo en JATO en este momento. Sin embargo, Doolittle y Lindbergh estaban preocupados por el estado de los cohetes en los EE. UU., Y Doolittle se mantuvo en contacto con Goddard. [22] : 1208–16,1334,1443
Poco después de la Segunda Guerra Mundial, Doolittle habló sobre Goddard en una conferencia de la American Rocket Society (ARS) a la que asistió un gran número de interesados en cohetes. Más tarde declaró que en ese momento "nosotros [en el campo de la aeronáutica] no habíamos dado mucho crédito al tremendo potencial de la cohetería". [73] En 1956, fue nombrado presidente del Comité Asesor Nacional de Aeronáutica (NACA) porque el presidente anterior, Jerome C. Hunsaker , pensaba que Doolittle era más comprensivo que otros científicos e ingenieros con el cohete, que estaba aumentando en importancia. como herramienta científica y como arma. [72] : 516 Doolittle jugó un papel decisivo en la transición exitosa de la NACA a la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) en 1958. [74] Se le ofreció el puesto como primer administrador de la NASA, pero lo rechazó. [73]
Historial de lanzamiento
Entre 1926 y 1941, se lanzaron los siguientes 35 cohetes: [3]
| Fecha | Tipo | Altitud en pies | Altitud en metros | Duracion del vuelo | Notas |
|---|---|---|---|---|---|
| 16 de marzo de 1926 | Goddard 1 | 41 | 12,5 | 2,5 s | primer lanzamiento de cohete líquido |
| 3 de abril de 1926 | Goddard 1 | 49 | 15 | 4,2 s | récord de altitud |
| 26 de diciembre de 1928 | Goddard 3 | dieciséis | 5 | desconocido | |
| 17 de julio de 1929 | Goddard 3 | 90 | 27 | 5,5 segundos | récord de altitud |
| 30 de diciembre de 1930 | Goddard 4 | 2000 | 610 | desconocido | récord de altitud |
| 29 de septiembre de 1931 | Goddard 4 | 180 | 55 | 9,6 s | |
| 13 de octubre de 1931 | Goddard 4 | 1700 | 520 | desconocido | |
| 27 de octubre de 1931 | Goddard 4 | 1330 | 410 | desconocido | |
| 19 de abril de 1932 | - | 135 | 41 | 5 s | |
| 16 de febrero de 1935 | Una serie | 650 | 200 | desconocido | |
| 8 de marzo de 1935 | Una serie | 1000 | 300 | 12 s | |
| 28 de marzo de 1935 | Una serie | 4800 | 1460 | 20 s | récord de altitud |
| 31 de mayo de 1935 | Una serie | 7500 | 2300 | desconocido | récord de altitud |
| 25 de junio de 1935 | Una serie | 120 | 37 | 10 s | |
| 12 de julio de 1935 | Una serie | 6600 | 2000 | 14 s | |
| 29 de octubre de 1935 | Una serie | 4000 | 1220 | 12 s | |
| 31 de julio de 1936 | Serie L, Sección A | 200 | 60 | 5 s | |
| 3 de octubre de 1936 | LA | 200 | 60 | 5 s | |
| 7 de noviembre de 1936 | LA | 200 | 60 | desconocido | 4 cámaras de empuje |
| 18 de diciembre de 1936 | Serie L, Sección B | 3 | 1 | desconocido | Se desvió horizontalmente inmediatamente después del lanzamiento. |
| 1 de febrero de 1937 | LB | 1870 | 570 | 20,5 s | |
| 27 de febrero de 1937 | LB | 1500 | 460 | 20 s | |
| 26 de marzo de 1937 | LB | 8000-9000 [4] : 340 | 2500–2700 | 22,3 s | Mayor altitud alcanzada |
| 22 de abril de 1937 | LB | 6560 | 2000 | 21,5 s | |
| 19 de mayo de 1937 | LB | 3250 | 990 | 29,5 s | |
| 28 de julio de 1937 | Serie L, Sección C | 2055 | 630 | 28 s | Cola movible direccion |
| 26 de agosto de 1937 | LC | 2000 | 600 | desconocido | Cola movible |
| 24 de noviembre de 1937 | LC | 100 | 30 | desconocido | |
| 6 de marzo de 1938 | LC | 525 | 160 | desconocido | |
| 17 de marzo de 1938 | LC | 2170 | 660 | 15 s | |
| 20 de abril de 1938 | LC | 4215 | 1260 | 25,3 s | |
| 26 de mayo de 1938 | LC | 140 | 40 | desconocido | |
| 9 de agosto de 1938 | LC | 4920 (visual) 3294 (barógrafo) | 1500 1000 | desconocido | |
| 9 de agosto de 1940 | Serie P, Sección C | 300 | 90 | desconocido | |
| 8 de mayo de 1941 | ordenador personal | 250 | 80 | desconocido |
Análisis de resultados
Como instrumento para alcanzar alturas extremas, los cohetes de Goddard no tuvieron mucho éxito; no alcanzaron una altitud superior a 2,7 km en 1937, mientras que una sonda de globo ya había alcanzado los 35 km en 1921. [22] : 456 Por el contrario, los científicos de cohetes alemanes habían alcanzado una altitud de 2,4 km con el cohete A-2 en 1934, [32] : 138 8 km en 1939 con la A-5, [75] : 39 y 176 km en 1942 con la A-4 ( V-2 ) lanzada verticalmente, alcanzando los límites exteriores de la atmósfera y al espacio. . [76] : 221
El ritmo de Goddard era más lento que el de los alemanes porque no tenía los recursos que ellos tenían. Simplemente alcanzar grandes alturas no era su objetivo principal; estaba tratando, con un enfoque metódico, de perfeccionar su motor de combustible líquido y subsistemas como la guía y el control para que su cohete pudiera eventualmente alcanzar grandes altitudes sin caer en la atmósfera rara, proporcionando un vehículo estable para los experimentos que eventualmente llevaría a cabo. Había construido las turbobombas necesarias y estaba a punto de construir cohetes más grandes, livianos y confiables para alcanzar altitudes extremas con instrumentos científicos cuando la Segunda Guerra Mundial intervino y cambió el rumbo de la historia estadounidense. Esperaba volver a sus experimentos en Roswell después de la guerra. [16] : 206,230,330–1 [22] : 923–4
Aunque al final de los años de Roswell gran parte de su tecnología había sido replicada de forma independiente por otros, introdujo nuevos desarrollos a la cohetería que se utilizaron en esta nueva empresa: turbobombas ligeras, motor de empuje variable (en EE. UU.), Motor con múltiples cámaras de combustión. y boquillas y cortina de enfriamiento de la cámara de combustión.
Aunque Goddard había llamado la atención del Ejército de los Estados Unidos sobre su trabajo en cohetes , entre las guerras mundiales, fue rechazado, ya que el Ejército no logró comprender la aplicación militar de grandes cohetes y dijo que no había dinero para nuevas armas experimentales. [16] : 297 La inteligencia militar alemana, por el contrario, había prestado atención al trabajo de Goddard. Los Goddard notaron que se habían abierto algunos correos y que algunos informes enviados habían desaparecido. Un agregado militar acreditado en los EE. UU., Friedrich von Boetticher, envió un informe de cuatro páginas a la Abwehr en 1936, y el espía Gustav Guellich envió una mezcla de hechos e información inventada, afirmando haber visitado Roswell y haber sido testigo de un lanzamiento. La Abwehr estaba muy interesada y respondió con más preguntas sobre el trabajo de Goddard. [77] : 77 [21] : 227–8 Los informes de Guellich sí incluyeron información sobre mezclas de combustible y el importante concepto de enfriamiento por cortina de combustible, [78] : 39–41, pero a partir de entonces los alemanes recibieron muy poca información sobre Goddard.
La Unión Soviética tenía un espía en la Oficina de Aeronáutica de la Marina de los Estados Unidos. En 1935, les dio un informe que Goddard había escrito para la Marina en 1933. Contenía resultados de pruebas y vuelos y sugerencias para usos militares de sus cohetes. Los soviéticos consideraron que se trataba de una información muy valiosa. Proporcionó pocos detalles de diseño, pero les dio la dirección y el conocimiento sobre el progreso de Goddard. [79] : 386–7
Annapolis, Maryland
El teniente de la Armada Charles F. Fischer, que había visitado Goddard en Roswell anteriormente y se ganó su confianza, creía que Goddard estaba haciendo un trabajo valioso y pudo convencer a la Oficina de Aeronáutica en septiembre de 1941 de que Goddard podía construir la unidad JATO que la Armada deseaba. Mientras todavía estaba en Roswell, y antes de que entrara en vigencia el contrato de la Marina, Goddard comenzó en septiembre a aplicar su tecnología para construir un motor de empuje variable que se conectará a un hidroavión PBY . En mayo de 1942, tenía una unidad que podía cumplir con los requisitos de la Armada y poder lanzar un avión muy cargado desde una pista corta. En febrero, recibió parte de un PBY con agujeros de bala aparentemente adquiridos en el ataque a Pearl Harbor . Goddard escribió a Guggenheim que "no puedo pensar en nada que me dé mayor satisfacción que hacer que contribuya a la inevitable represalia". [16] : 322,328–9,331,335,337
En abril, Fischer notificó a Goddard que la Armada quería hacer todo su trabajo con cohetes en la Estación Experimental de Ingeniería en Annapolis. Esther, preocupada de que un cambio al clima de Maryland haría que la salud de Robert se deteriorara más rápido, se opuso. Pero el patriota Goddard respondió: "Esther, ¿no sabes que hay una guerra?" Fischer también cuestionó la medida, ya que Goddard podría funcionar igual de bien en Roswell. Goddard simplemente respondió: "Me preguntaba cuándo me lo preguntarías". Fischer había querido ofrecerle algo más grande, un misil de largo alcance, pero JATO fue todo lo que pudo manejar, esperando un proyecto mayor más adelante. [16] : 338,9 Se trataba de una clavija cuadrada en un agujero redondo, según Goddard, decepcionado. [21] : 209
Goddard y su equipo ya habían estado en Annapolis un mes y habían probado su motor JATO de empuje constante cuando recibió un telegrama de la Marina, enviado desde Roswell, ordenándolo a Annapolis. El teniente Fischer pidió un esfuerzo de choque. En agosto, su motor estaba produciendo 800 libras de empuje durante 20 segundos, y Fischer estaba ansioso por probarlo en un PBY. En la sexta prueba, con todos los errores resueltos, el PBY, pilotado por Fischer, fue lanzado al aire desde el río Severn. Fischer aterrizó y se preparó para lanzar de nuevo. Goddard había querido comprobar la unidad, pero se había perdido el contacto por radio con la PBY. En el séptimo intento, el motor se incendió. El avión estaba a 150 pies de altura cuando se interrumpió el vuelo. Debido a que Goddard había instalado una función de seguridad en el último minuto, no hubo explosión y no se perdieron vidas. La causa del problema se remonta a una instalación apresurada y un manejo brusco. Finalmente, las fuerzas armadas seleccionaron motores JATO de combustible sólido más baratos y seguros. Un ingeniero dijo más tarde: "Poner el cohete [de Goddard] en un hidroavión fue como enganchar un águila a un arado". [16] : 344–50
El primer biógrafo de Goddard, Milton Lehman, señala:
En su esfuerzo de 1942 para perfeccionar un propulsor de avión, la Armada estaba comenzando a aprender a usar cohetes. En esfuerzos similares, el Cuerpo Aéreo del Ejército también estaba explorando el campo [con GALCIT ]. En comparación con el programa masivo de Alemania, estos comienzos fueron pequeños, pero esenciales para el progreso posterior. Ayudaron a desarrollar un núcleo de ingenieros de cohetes estadounidenses capacitados, los primeros de la nueva generación que seguirían al profesor a la Era del Espacio. [16] : 350
En agosto de 1943, el presidente Atwood en Clark le escribió a Goddard que la universidad estaba perdiendo al director interino del Departamento de Física, estaba asumiendo "trabajo de emergencia" para el Ejército y él debía "presentarse al servicio o declarar el puesto vacante". Goddard respondió que creía que la Marina lo necesitaba, que se acercaba a la edad de jubilación y que no podía dar una conferencia debido a su problema de garganta, que no le permitía hablar más allá de un susurro. Lamentablemente, renunció como profesor de física y expresó su más profundo agradecimiento por todo lo que Atwood y los fideicomisarios habían hecho por él e indirectamente por el esfuerzo de guerra. [22] : 1509–11 En junio había ido a ver a un especialista en garganta en Baltimore, quien le recomendó que no hablara en absoluto, para que su garganta descansara. [22] : 1503
La estación, bajo el mando del teniente comandante Robert Truax, estaba desarrollando otro motor JATO en 1942 que usaba propulsores hipergólicos , eliminando la necesidad de un sistema de encendido. El químico Ensign Ray Stiff había descubierto en la literatura en febrero que la anilina y el ácido nítrico se queman ferozmente inmediatamente cuando se mezclan. [22] : 1488 [32] : 172 El equipo de Goddard construyó las bombas para el combustible de anilina y el oxidante de ácido nítrico y participó en las pruebas estáticas. [22] : 1520,1531 La Marina entregó las bombas a Reaction Motors (RMI) para que las usaran en el desarrollo de un generador de gas para las turbinas de las bombas. Goddard fue a RMI para observar las pruebas del sistema de bombas y almorzaba con los ingenieros de RMI. [22] : 1583 (RMI fue la primera empresa formada para construir motores de cohetes y motores para el avión cohete Bell X-1 [10] : 1 y Viking (cohete) . [10] : 169 RMI ofreció a Goddard una quinta parte de interés en la empresa y una sociedad después de la guerra. [22] : 1583 ) Goddard fue con la gente de la Marina en diciembre de 1944 para consultar con RMI sobre la división del trabajo, y su equipo debía proporcionar el sistema de bomba propulsora para un interceptor propulsado por cohetes porque tenían más experiencia con bombas. [10] : 100 Consultó con RMI desde 1942 hasta 1945. [62] : 311 Aunque anteriormente competía, Goddard tenía una buena relación de trabajo con RMI, según el historiador Frank H. Winter. [80]
La Marina hizo que Goddard construyera un sistema de bomba para uso de Caltech con propulsores de anilina ácido. El equipo construyó un motor de empuje de 3000 libras usando un grupo de cuatro motores de empuje de 750 libras. [22] : 1574,1592 También desarrollaron motores de 750 libras para el misil interceptor guiado Gorgon de la Armada ( Proyecto experimental Gorgon ). Goddard continuó desarrollando el motor de empuje variable con gasolina y lox debido a los peligros involucrados con los hipergólicos. [22] : 1592 [16] : 355,371
A pesar de los esfuerzos de Goddard para convencer a la Armada de que los cohetes de combustible líquido tenían un mayor potencial, dijo que la Armada no tenía interés en los misiles de largo alcance. [22] : 1554 Sin embargo, la Armada le pidió que perfeccionara el motor JATO regulable. Goddard hizo mejoras al motor, y en noviembre se lo demostró a la Marina y a algunos oficiales de Washington. Fischer invitó a los espectadores a operar los controles; el motor estalló sobre el Severn a toda velocidad sin vacilar, se puso en ralentí y volvió a rugir a varios niveles de empuje. La prueba fue perfecta, superando los requisitos de la Marina. La unidad se pudo detener y reiniciar, y produjo un empuje medio de 600 libras durante 15 segundos y un empuje completo de 1,000 libras durante más de 15 segundos. Un comandante de la Armada comentó que "era como ser Thor, jugar con rayos". Goddard había producido el sistema de control de propulsión esencial del avión cohete. Los Goddards celebraron asistiendo al partido de fútbol de la Armada y el Ejército y asistiendo al cóctel de los Fischers. [22] : 350–1
Este motor fue la base del motor Curtiss-Wright XLR25-CW-1 de dos cámaras y 15,000 libras de empuje variable que impulsó el avión cohete de investigación Bell X-2 . Después de la Segunda Guerra Mundial, el equipo de Goddard y algunas patentes pasaron a manos de Curtiss-Wright Corporation. "Aunque su muerte en agosto de 1945 le impidió participar en el desarrollo real de este motor, era un descendiente directo de su diseño". [22] : 1606 La Universidad de Clark y la Fundación Guggenheim recibieron las regalías por el uso de las patentes. [81] En septiembre de 1956, el X-2 fue el primer avión en alcanzar los 126.000 pies de altitud y en su último vuelo superó Mach 3 (3,2) antes de perder el control y estrellarse. El programa X-2 avanzó en tecnología en áreas tales como aleaciones de acero y aerodinámica con altos números de Mach. [82]
V-2
- Wernher von Braun , cuando se le preguntó sobre su trabajo, después de la Segunda Guerra Mundial [43]
En la primavera de 1945, Goddard vio un misil balístico V-2 alemán capturado en el laboratorio naval de Annapolis, Maryland, donde había estado trabajando bajo contrato. El cohete no lanzado había sido capturado por el ejército estadounidense de la fábrica de Mittelwerk en las montañas de Harz y la Misión Especial V-2 comenzó a enviar muestras el 22 de mayo de 1945. [75]
Después de una inspección minuciosa, Goddard se convenció de que los alemanes habían "robado" su trabajo. Aunque los detalles de diseño no eran exactamente los mismos, el diseño básico del V-2 era similar a uno de los cohetes de Goddard. El V-2, sin embargo, era técnicamente mucho más avanzado que el más exitoso de los cohetes diseñados y probados por Goddard. El grupo de cohetes Peenemünde dirigido por Wernher von Braun puede haberse beneficiado de los contactos anteriores a 1939 hasta cierto punto, [16] : 387–8, pero también había comenzado con el trabajo de su propio pionero espacial, Hermann Oberth ; también se beneficiaron de una financiación estatal intensiva, instalaciones de producción a gran escala (utilizando mano de obra esclava) y pruebas de vuelo repetidas que les permitieron perfeccionar sus diseños. Oberth era un teórico y nunca había construido un cohete, pero probó pequeñas cámaras de empuje de propulsante líquido en 1929-30 que no eran avances en el "estado del arte". [62] : 273,275 En 1922, Oberth le pidió a Goddard una copia de su artículo de 1919 y le envió uno. [21] : 96
Sin embargo, en 1963, von Braun, reflexionando sobre la historia de los cohetes, dijo de Goddard: "Sus cohetes ... pueden haber sido bastante toscos para los estándares actuales, pero abrieron el camino e incorporaron muchas características utilizadas en nuestros modelos más modernos. cohetes y vehículos espaciales ". [83] Una vez recordó que "los experimentos de Goddard con combustible líquido nos ahorraron años de trabajo y nos permitieron perfeccionar el V-2 años antes de que hubiera sido posible". [84] Después de la Segunda Guerra Mundial von Braun revisó las patentes de Goddard y creyó que contenían suficiente información técnica para construir un gran misil. [85]
Tres características desarrolladas por Goddard aparecieron en el V-2: (1) se usaron turbobombas para inyectar combustible en la cámara de combustión; (2) las paletas controladas giroscópicamente en la boquilla estabilizaron el cohete hasta que las paletas externas en el aire pudieron hacerlo; y (3) se introdujo un exceso de alcohol alrededor de las paredes de la cámara de combustión, de modo que una capa de gas en evaporación protegiera las paredes del motor del calor de combustión. [86]
Los alemanes habían estado observando el progreso de Goddard antes de la guerra y se convencieron de que eran factibles grandes cohetes de combustible líquido. El general Walter Dornberger , jefe del proyecto V-2, usó la idea de que estaban en una carrera con los Estados Unidos y que Goddard había "desaparecido" (para trabajar con la Marina) como una forma de persuadir a Hitler para que elevara la prioridad de la armada. V-2.
El secreto de Goddard
Goddard evitó compartir detalles de su trabajo con otros científicos y prefirió trabajar solo con sus técnicos. Frank Malina , que entonces estaba estudiando cohetería en el Instituto de Tecnología de California , visitó Goddard en agosto de 1936. Goddard dudó en discutir alguna de sus investigaciones, aparte de la que ya había sido publicada en Liquid-Propellant Rocket Development . Theodore von Kármán , el mentor de Malina en ese momento, no estaba contento con la actitud de Goddard y luego escribió: "Naturalmente, en Caltech queríamos tanta información como pudiéramos obtener de Goddard para nuestro beneficio mutuo. Pero Goddard creía en el secreto ... El problema con el secreto es que uno puede fácilmente ir en la dirección equivocada y nunca saberlo ". [87] : 90 Sin embargo, en un momento anterior, von Kármán dijo que Malina estaba "muy entusiasmada" después de su visita y que Caltech hizo cambios en su cohete de propulsor líquido, basándose en el trabajo y las patentes de Goddard. Malina recordó que su visita fue amistosa y que vio todos menos algunos componentes en la tienda de Goddard. [21] : 178
Las preocupaciones de Goddard sobre el secreto llevaron a críticas por no cooperar con otros científicos e ingenieros. Su enfoque en ese momento era que el desarrollo independiente de sus ideas sin interferencias traería resultados más rápidos a pesar de que recibió menos apoyo técnico. George Sutton, quien se convirtió en un científico espacial trabajando con el equipo de von Braun a fines de la década de 1940, dijo que él y sus compañeros de trabajo no habían oído hablar de Goddard ni de sus contribuciones y que habrían ahorrado tiempo si hubieran conocido los detalles de su trabajo. Sutton admite que pudo haber sido culpa de ellos por no buscar las patentes de Goddard y depender del equipo alemán para obtener conocimientos y orientación; escribió que la información sobre las patentes no estaba bien distribuida en los Estados Unidos en ese período temprano después de la Segunda Guerra Mundial, aunque Alemania y la Unión Soviética tenían copias de algunas de ellas. (La Oficina de Patentes no liberó patentes de cohetes durante la Segunda Guerra Mundial). [62] Sin embargo, Aerojet Engineering Corporation, una rama del Laboratorio Aeronáutico Guggenheim en Caltech (GALCIT), presentó dos solicitudes de patente en septiembre de 1943 haciendo referencia a la patente estadounidense 1.102.653 de Goddard. para el cohete multietapa.
En 1939, el GALCIT de von Kármán había recibido financiación del Cuerpo Aéreo del Ejército para desarrollar cohetes que ayudaran en el despegue de aviones. Goddard se enteró de esto en 1940 y expresó abiertamente su disgusto por no ser considerado. [87] Malina no podía entender por qué el Ejército no organizó un intercambio de información entre Goddard y Caltech, ya que ambos estaban bajo contrato con el gobierno al mismo tiempo. Goddard no pensó que pudiera ser de mucha ayuda para Caltech porque estaban diseñando motores de cohetes principalmente con combustible sólido, mientras que él usaba combustible líquido.
Goddard estaba preocupado por evitar las críticas públicas y el ridículo que había enfrentado en la década de 1920, que creía que habían dañado su reputación profesional. También carecía de interés en las discusiones con personas que tenían menos comprensión de la cohetería que él, [16] : 171 sintiendo que su tiempo estaba extremadamente limitado. [16] : 23 La salud de Goddard era con frecuencia mala, como resultado de su anterior brote de tuberculosis, y no estaba seguro de cuánto tiempo tendría que vivir [16] : 65,190 Sintió, por lo tanto, que no tenía tiempo para sobra discutir con otros científicos y la prensa sobre su nuevo campo de investigación, o ayudar a todos los cohetes aficionados que le escribieron. [16] : 61,71,110–11,114–15 En 1932, Goddard le escribió a HG Wells:
Cuántos años más podré trabajar en el problema, no lo sé; Espero, mientras viva. No se puede pensar en terminar, porque "apuntar a las estrellas", tanto literal como figurativamente, es un problema que ocupa generaciones, de modo que no importa cuánto avance uno, siempre existe la emoción de comenzar. [19]
Goddard habló con grupos profesionales, publicó artículos y trabajos y patentó sus ideas; pero mientras discutía los principios básicos, no estaba dispuesto a revelar los detalles de sus diseños hasta que había volado cohetes a grandes alturas y así probado su teoría. [16] : 115 Él tendía a evitar cualquier mención de los vuelos espaciales, y hablaba sólo de investigaciones a gran altitud, ya que creía que otros científicos consideraban el tema como poco científico. [16] : 116 GALCIT vio los problemas de publicidad de Goddard y que la palabra "cohete" era "de tan mala reputación" que utilizaron la palabra "jet" en nombre de JPL y la Aerojet Engineering Corporation relacionada. [88]
Muchos autores que escriben sobre Goddard mencionan su secreto, pero descuidan las razones para ello. Algunas razones se han señalado anteriormente. Gran parte de su trabajo fue para el ejército y fue clasificado. [22] : 1541 Hubo algunos en los EE. UU. Antes de la Segunda Guerra Mundial que pedían cohetes de largo alcance, y en 1939 el Mayor James Randolph escribió un "artículo provocativo" en el que abogaba por un misil de alcance de 3000 millas. Goddard estaba "molesto" por el artículo sin clasificar, ya que pensaba que el tema de las armas debería ser "discutido en estricto secreto". [89]
Sin embargo, la tendencia de Goddard al secreto no era absoluta, ni tampoco se mostraba totalmente reacio. En 1945 GALCIT estaba construyendo el Cabo WAC para el Ejército. Pero en 1942 tenían problemas con el rendimiento de su motor cohete de propulsante líquido (encendido y explosiones puntuales y suaves). Frank Malina fue a Annapolis en febrero y consultó con Goddard y Stiff, y llegaron a una solución al problema (propulsor hipergólico), que resultó en el lanzamiento exitoso del cohete de investigación a gran altitud en octubre de 1945. [90]
Durante la Primera y Segunda Guerra Mundial, Goddard ofreció sus servicios, patentes y tecnología a los militares e hizo algunas contribuciones significativas. Justo antes de la Segunda Guerra Mundial, varios oficiales jóvenes del Ejército y algunos de alto rango creían que la investigación de Goddard era importante, pero no pudieron generar fondos para su trabajo. [91]
Hacia el final de su vida, Goddard, al darse cuenta de que ya no podría hacer un progreso significativo solo en su campo, se unió a la American Rocket Society y se convirtió en director. Hizo planes para trabajar en la incipiente industria aeroespacial estadounidense (con Curtiss-Wright), llevándose consigo a la mayor parte de su equipo. [16] : 382,385
Vida personal
El 21 de junio de 1924, Goddard se casó con Esther Christine Kisk (31 de marzo de 1901 - 4 de junio de 1982), [92] una secretaria en la oficina del presidente de la Universidad de Clark, a quien había conocido en 1919. Ella se entusiasmó con los cohetes y fotografió algunos de su trabajo, así como lo ayudó en sus experimentos y trámites, incluida la contabilidad. Disfrutaron ir al cine en Roswell y participaron en organizaciones comunitarias como el Rotary y el Woman's Club. Pintó el paisaje de Nuevo México, a veces con el artista Peter Hurd , y tocaba el piano. Ella jugaba al bridge, mientras él leía. Esther dijo que Robert participó en la comunidad y aceptó fácilmente las invitaciones para hablar en la iglesia y grupos de servicio. La pareja no tuvo hijos. Después de su muerte, resolvió los papeles de Goddard y obtuvo 131 patentes adicionales sobre su trabajo. [93]
Con respecto a los puntos de vista religiosos de Goddard, fue criado como episcopal , aunque no era religioso en apariencia. [94] Los Goddard estaban asociados con la iglesia episcopal en Roswell, y asistía ocasionalmente. Una vez habló con un grupo de jóvenes sobre la relación entre ciencia y religión. [16] : 224
El grave ataque de tuberculosis de Goddard debilitó sus pulmones, lo que afectó su capacidad para trabajar, y fue una de las razones por las que le gustaba trabajar solo, para evitar discusiones y confrontaciones con los demás y usar su tiempo de manera fructífera. Trabajó con la perspectiva de una esperanza de vida más corta que la media. [16] : 190 Después de llegar a Roswell, Goddard solicitó un seguro de vida, pero cuando el médico de la empresa lo examinó, dijo que Goddard pertenecía a una cama en Suiza (donde podía recibir la mejor atención). [16] : 183 La salud de Goddard comenzó a deteriorarse aún más después de mudarse al clima húmedo de Maryland para trabajar para la Marina. Le diagnosticaron cáncer de garganta en 1945. Continuó trabajando, pudiendo hablar solo en un susurro hasta que se requirió la cirugía, y murió en agosto de ese año en Baltimore, Maryland . [16] : 377,395 [95] Fue enterrado en el cementerio Hope en su ciudad natal de Worcester, Massachusetts. [96]
Legado
Influencia
- A Goddard se le acreditaron 214 patentes por su trabajo; 131 de estos fueron otorgados después de su muerte. [97]
- Goddard influyó en muchas personas que realizaron un trabajo significativo en el programa espacial de EE. UU. , [9] como Robert Truax (USN), Milton Rosen (Laboratorio de Investigación Naval y NASA ), los astronautas Buzz Aldrin y Jim Lovell , controlador de vuelo de la NASA Gene Kranz. , el astrodinámico Samuel Herrick ( UCLA ) y el general Jimmy Doolittle (Ejército de Estados Unidos y NACA ). [91] Buzz Aldrin tomó una biografía en miniatura de Goddard en su histórico viaje a la Luna a bordo del Apolo 11 . [98]
- Goddard recibió la Medalla de Oro Langley de la Institución Smithsonian en 1960 y la Medalla de Oro del Congreso el 16 de septiembre de 1959. [14]
- El Centro de Vuelo Espacial Goddard , una instalación de la NASA en Greenbelt, Maryland , se estableció en 1959. El cráter Goddard en la Luna también se nombra en su honor. [99]
- La Colección Dr. Robert H. Goddard y la Sala de Exposiciones Robert Goddard se encuentran en el área de Archivos y Colecciones Especiales de la Biblioteca Robert H. Goddard de la Universidad de Clark . [ cita requerida ]
- La preparatoria Robert H. Goddard se completó en 1965 en Roswell, Nuevo México , y fue dedicada por Esther Goddard; [100] la mascota de la escuela se titula "Rockets". [101]
- Un pequeño monumento con una estatua de Goddard se encuentra en el sitio donde Goddard lanzó el primer cohete de propulsión líquida, ahora el campo de golf Pakachoag en Auburn, Massachusetts. [22] : 1672
- En la temporada 11, episodio 10 de Murdoch Mysteries , Goddard es interpretado por Andrew Robinson y se describe como un científico espacial y científico jefe de un sistema de transporte público de tubos neumáticos en 1900 en Toronto, Canadá. [102]
- El nuevo prototipo de cohete de lanzamiento y aterrizaje vertical reutilizable experimental de Goddard de Blue Origin lleva el nombre de Goddard. [103]
- Rocket, una cerveza elaborada por Wormtown Brewery de Worcester, Massachusetts, recibe su nombre en honor a Robert Goddard. [104]
Goddard honrado en un sello de correo aéreo de EE. UU.
Placa de bronce en Auburn, Massachusetts que marca la ciudad en la que Goddard lanzó el primer cohete de combustible líquido el 16 de marzo de 1926.
Insignia del 50 aniversario del Goddard Space Flight Center , una instalación de la NASA en Maryland
Escuela secundaria Robert H. Goddard en Roswell, Nuevo México .
Goddard Hall en el Instituto Politécnico de Worcester
Biblioteca Goddard en la Universidad de Clark
Patentes de interés
Goddard recibió 214 patentes por su trabajo, de las cuales 131 fueron otorgadas después de su muerte. [97] Entre las patentes más influyentes se encuentran:
- Patente de Estados Unidos 1.102.653 - Aparato cohete
- Patente de Estados Unidos 1.103.503 - Aparato cohete
- Patente de EE . UU . 2395113A - Mecanismo para alimentar líquidos de combustión a aparatos de cohetes
- Patente de EE . UU . 2397657A - Mecanismo de control para aparatos de cohetes
- Patente de EE . UU . 2397659A - Mecanismo de control para aparatos de cohetes
- Patente de EE . UU . 2511979A - Sistema de transporte por tubo de vacío - EC Goddard
La Fundación Guggenheim y el patrimonio de Goddard presentaron una demanda en 1951 contra el gobierno de los Estados Unidos por infracción previa de tres de las patentes de Goddard. [97] En 1960, las partes llegaron a un acuerdo, y las fuerzas armadas de Estados Unidos y la NASA pagaron una indemnización de 1 millón de dólares: la mitad de la indemnización fue para su esposa, Esther. En ese momento, era el acuerdo gubernamental más grande jamás pagado en un caso de patente. [97] [16] : 404 El monto del acuerdo excedió el monto total de todos los fondos que Goddard recibió por su trabajo, a lo largo de toda su carrera.
Primicias importantes
- Primer estadounidense en explorar matemáticamente la practicidad de utilizar la propulsión de cohetes para alcanzar grandes altitudes y viajar a la Luna (1912) [105]
- Primero en recibir una patente estadounidense sobre la idea de un cohete multietapa (1914) [105]
- Primero en realizar una prueba estática de un cohete de manera sistemática y científica, midiendo el empuje, la velocidad de escape y la eficiencia. Obtuvo la mayor eficiencia de cualquier motor térmico en ese momento. (1915-1916) [105] : 7 [16] : 78
- Primero para demostrar que la propulsión del cohete opera en el vacío (lo cual fue dudado por algunos científicos de esa época), que no necesita aire para empujar. De hecho, obtuvo un aumento del 20% en la eficiencia sobre la determinada a la presión atmosférica a nivel del suelo (1915-1916). [105] : 7 [16] : 76
- Primero para demostrar que un oxidante y un combustible podrían mezclarse usando inyectores y quemarse de manera controlable en una cámara de combustión, también lo dudaban los físicos. [62] : 256
- Primero en desarrollar bombas centrífugas ligeras adecuadas para cohetes de combustible líquido y también generadores de gas para impulsar la turbina de la bomba (1923). [105] [62] : 260
- Primero en conectar una boquilla tipo DeLaval a la cámara de combustión de un motor de combustible sólido y aumentar la eficiencia en más de diez veces. El flujo de escape se volvió supersónico en el área de sección transversal más estrecha (garganta) de la boquilla. [62] : 257
- Primero en desarrollar el sistema de alimentación de propulsante líquido utilizando un gas a alta presión para forzar los propulsores de sus tanques a la cámara de empuje (1923). [62] : 257
- Primero en desarrollar y volar con éxito un cohete propulsor líquido (16 de marzo de 1926) [105]
- Primero en lanzar una carga útil científica (un barómetro, un termómetro y una cámara) en un vuelo en cohete (1929) [105]
- Primero en usar paletas en el escape del motor cohete como guía (1932) [105]
- Primero en desarrollar un aparato de control giroscópico para guiar el vuelo de un cohete (1932) [105]
- Primero en lanzar y guiar con éxito un cohete con un motor pivotado moviendo la sección de cola (como si estuviera en cardanes) controlado por un mecanismo de giro (1937) [105]
- Se construyeron tanques de propulsante livianos con láminas delgadas de acero y aluminio y se utilizó cableado externo de acero de alta resistencia como refuerzo. Introdujo deflectores en los tanques para minimizar las salpicaduras, lo que cambió el centro de gravedad del vehículo. Usó aislamiento en los componentes de oxígeno líquido muy fríos. [62] : 258,259
- Primero en EE. UU. En diseñar y probar un motor de cohete de empuje variable. [62] : 266
- Primero en volar un cohete con un motor que tiene múltiples (cuatro) cámaras de empuje. [62] : 266
- Primero en probar el enfriamiento regenerativo de la cámara de empuje en marzo de 1923 (sugerido por primera vez por Tsiolkovsky pero desconocido para Goddard). [10]
Bibliografía
- Un método para alcanzar altitudes extremas - Goddard 1919
Ver también
- Homer Hickam
- Sergey Korolev
- Vikram Sarabhai
- Historia de la exploración espacial de EE. UU. En sellos de EE. UU.
Referencias
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- ^ "Exposición" . Institución Smithsonian.
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enlaces externos
- El cortometraje "El sueño que no se derrumba (1965)" está disponible para su descarga gratuita en Internet Archive
- Robert Goddard Wing del Museo de Roswell
- Archivos del Dr. Robert H. Goddard de la Universidad de Clark
- Un tributo a RH Goddard - Space Pioneer
- Proyecto de réplica del cohete Goddard del MSFC de la NASA
- Robert Goddard y sus cohetes
- Colección Robert H. y Esther Goddard en WPI
- Sobre dar las cosas por sentado