Robert Goddard – grondlegger van de Amerikaanse rakettechnologie

Robert Goddard
Robert H. Goddard (1882 – 1945). credit: public domain.

Robert Goddard is de grondlegger van de Amerikaanse rakettechnologie. Hij bouwde en testte in 1926 ‘s werelds eerste vloeibare brandstofraket. Deze prestatie wordt vaak gelijk getrokken met de eerste vlucht van de broers Wright. Gedurende zijn carrière hield Goddard zich niet alleen bezig met theoretische berekeningen over raketlanceringen maar hij leverde ook een praktische bijdrage aan het ontwerp en de constructie van raketten.

Vroege leven

Robert Goddard werd op 5 oktober 1882 geboren in Worcester, Massachussetts en hij was het enige overlevende kind van Fannie Louise Hoyt en Nahum Danford Goddard. Als kind al was hij geïnteresseerd in de wetenschap en na het lezen van “The War of the Worlds” van H.G. Wells raakte hij gefascineerd door de ruimte.

Hij studeerde aan het Worcester Polytechnic Institute waar hij in 1907 de aandacht trok door vanaf de kelder van de faculteit natuurkunde een raket af te vuren. In 1908 behaalde hij zijn Bachelor of Science. Voor zijn master en doctoraal vertrok hij naar de Universiteit van Clark.

In 1912 accepteerde hij een baan bij het Palmer Physical Laboratory van de Universiteit van Princeton. Later was hij ook part-time docent aan de Universiteit van Clark. In 1924 trouwde Goddard met Esther Christine Kisk.

Raketwetenschap

De eerste testen met raketten betaalde Goddard uit eigen zak. Hij begon zijn experimenten met buskruit en lanceerde in 1915 zijn eerste raket vanaf de Universiteit van Clark. Deze keer buiten en niet vanuit een gebouw. De raketten met buskruit bleken niet erg efficiënt; slechts 2 procent van de beschikbare energie werd omgezet in beweging.

Hij richtte zijn aandacht op de onderdelen van zijn raketten. Gustav de Laval, en Zweedse ingenieur, had een stoomturbine ontwikkeld die was uitgerust met een nieuw soort injectiesysteem die de stoom injecteerde op het wiel. Dit injectie stuk vernauwde eerste waarna het verwijdde waarbij de stoom de snelheid van het geluid kon bereiken en er een efficiënte omzetting van hitte naar beweging plaatsvond.

Door het injectieprincipe van De Laval toe te passen kon Goddard de effectiviteit van zijn raketten verhogen naar 63 procent.

In 1917 kreeg Goddard een toelage van 5000 dollar van het Smithsonian Institute in Washinton als ondersteuning voor de ontwikkeling van een raket die de bovenste delen van de atmosfeer moest bereiken. Ook kreeg hij geld van de Universiteit van Clark en kreeg hij toestemming om hun lab en het lab van het Worcester Polytechnic Insitute te gebruiken voor zijn experimenten.

Goddard en raket
Robert Goddard bij zijn eerste door vloeibare brandstof aangedreven raket. credit: NASA

In 1919 publiceerde het Smithsonian diverse werken van Goddard. Onder andere zijn onderzoek naar methodes om meteorologische instrumenten naar grotere hoogtes te brengen en zijn ontwikkelingen van wiskundige theorieën over raketaandrijvingen. Maar ook artikelen die de mogelijkheid besproken om volledig aan de zwaartekracht van de Aarde te ontsnappen. Uitgaande van zijn berekeningen zou er op een dag een raket zijn die sterk genoeg zou zijn om naar de Maan te reizen.

De pers pikte dit idee meteen op en veel mensen lachten Goddard publiekelijk uit omdat men dacht het het onmogelijk was om een aandrijving te maken die werkt in een vacuüm. Het leidde tot veel positieve maar ook veel negatieve aandacht. De New York Times wijdde er een spottend artikel aan dat pas in 1969, na de geslaagde lancering van de Apollo 11, werd gerectificeerd.

Militaire toepassingen

Gedurende zijn leven probeerde Goddard de aandacht te trekken van de militairen maar de meeste tijd zagen die geen nuttige toepassingen voor zijn ideeën. Nadat de Verenigde Staten zich mengden in de Eerste Wereldoorlog ontwikkelde hij verschillende militaire raketten maar geen enkele werd daadwerkelijk in productie genomen. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werd de bazooka, een anti-tankwapen in productie genomen. Dit wapen was afgeleid van ontwerpen van Goddard. Tijdens de Tweede Wereldoorlog werkte Goddard voor de marine aan vloeibare brandstofraketten die vanaf vliegtuigen afgevuurd konden worden.

Vloeibare brandstofraketten

Raketten met vaste brandstof bleven een probleem en Goddard keerde terug naar een idee dat hij in 1914 voor het eerst ontwikkelde voor een vloeibare brandstofraket. Hermann Oberth in Duitsland en Konstantin Tsiolkovsky in Rusland waren tot dezelfde conclusie gekomen. Onafhankelijk van elkaar, en zonder van elkaars werk te weten, ontwikkelden ze gelijkaardige rakettechnologieën.

Eerste lancering
Lancering van de eerste door vloeibare brandstof aangedreven raket in 1926. credit: NASA

De raketten van Goddard waren gebaseerd op een combinatie van diesel en vloeibare zuurstof. Twee lijnen liepen naar een verbrandingskamer. Om het probleem van een hoge temperatuur nodig voor de verbranding van zuivere zuurstof te ondervangen ontwikkelde hij de extreem koude vloeibare zuurstof die de verbrandingskamer moest koelen. Deze techniek wordt nu nog steeds gebruikt.

Op 16 maart 1926 lanceerde Goddard zijn eerste vloeibare brandstofraket. De raket brandde 20 seconden alvorens te lanceren waarbij een deel van de inspuiting smolt. In 2,4 seconden bereikte de raket een hoogte van ongeveer 12 meter, kiepte om en knalde op de grond. De raket bereikte wel een snelheid van ongeveer 100 km/u.

De jaren erna werkte Goddard aan het stabiliseren van zijn raketten. Hij gebruikte gyroscopen om de beweging te controleren en vinnen in de uitlaat om te kunnen sturen.

In 1929 trok een van de lanceringen van Goddard de aandacht van Charles Lindbergh. Die begon Goddard financieel te ondersteunen. Later kreeg hij ook financiële ondersteuning van de rijke Guggenheimfamilie.

In de jaren 30 vertrok Goddard naar Roswell in New Mexico waar hij gedurende de rest van zijn leven bleef werken aan zijn raketten. De woestijn daar was perfect geschikt voor zijn rakettesten. In de volgende 15 jaar lanceerde hij 31 raketten.

Goddard heeft het niet mee mogen maken dat een raket de ruimte bereikte. Hij stierf op 10 augustus 1945 aan de gevolgen van keelkanker. Dat was twaalf jaar voor de lancering van de Spoetnik, de eerste kunstmaan.

Goddard had 214 patenten op zijn naam staan. Hiervan werden er 131 na zijn dood door zijn vrouw ingediend. Het Goddard Space Flight Center in Mayrland is naar hem vernoemd en er is een krater op de maan die zijn naam draagt.

Eerste publicatie:
Bron: space.com