Nazistvapen revolutionerade raketvetenskapen

De tidigaste raketerna har i stort sett ingen räckvidd, dålig aerodynamik och mycket bristfällig precision. Men det tänker tyskarna ändra på. På 1930- och 1940-talen löser de många tekniska problem och har till slut tagit fram en banbrytande överljudsraket, V2, som kan flyga mer än 300 kilometer – och träffa sitt mål.

Claus Lunau

Problem 1: Motorn

Tyskarna saknar motorkraft

Ingen existerande motor orkar lyfta den nästan 13 ton tunga raketen, så nazisterna blev tvungna att utveckla en egen motor.

Fiendens städer ligger hundratals kilometer bort och tidens enkla raketmotorer har varken lyftkraft eller räckvidd för att frakta knappt 1 000 kilo sprängmedel så långt.

Lyckligtvis för nazisterna hade fysikern Robert H. Goddard redan 1926 uppfunnit en raket driven av flytande bränsle i stället för det mer förekommande fasta bränslet. Det ger en hög och stabil effekt, men kräver i gengäld en betydligt mer komplicerad motor – särskilt i en stor och tung raket som V2.

Problemen är många. Antingen bränner den potenta bränsleblandningen av etanol och flytande syre igenom brännkammarens väggar, eller också är trycket i motorn för lågt för att skapa tillräcklig lyftkraft.

Nazisterna experimenterar länge innan de utvecklar en stark och tunnformad brännkammare med alkoholfyllda dubbelväggar som verkar avkylande. Samtidigt får de ut extra kraft ur motorn med två turbopumpar som sprutar in bränsle och syre i brännkammaren med oerhörda 125 liter per sekund.

Totalt får nazisterna ut 25 ton tryckkraft ur V2 – 17 gånger mer än någon annan raket på den tiden.

LÖSNINGAR:

Ett flertal nytänkande lösningar ger V2-raketen gott om lyftkraft:

  • Ny bränsletyp
  • Turbopumpar
  • Förändrad motorform
  • Större utsläpp
Claus Lunau

1. Bränsle ökar framdriften

Flytande syre och etanol i separata tankar gör raketen mer effektiv, och den producerar mer tryckkraft per kilo bränsle än fastbränsleraketer.

Claus Lunau

2. Pumpar ökar motoreffekten

Två ångdrivna turbiner ökar bränsletillförselns tryck så att betydligt mer syre och etanol förs in i brännkammaren. Det tiodubblar raketens motoreffekt.

Claus Lunau

3. Ny form tämjer förbränningen

Brännkammaren får en ny, rundad form som både säkerställer en effektivare blandning av syre och etanol och gör att den tål de 2 600 °C varma drivgaserna.

Claus Lunau

4. Dysa redu­cerar friktionen

Vinkeln för utblåset ändras från 10 till 30 grader. Därmed reduceras friktionen mellan stålet och gasströmmen från raketmotorn, vilket i sin tur ökar framdriften.

Claus Lunau

Problem 2: Aerodynamik

Överljudsfart sliter sönder skrovet

V2-raketen är först i sitt slag att flyga snabbare än ljudet, men med den farten ger minsta vinglande katastrofala resultat.

Inget större objekt har före V2 flugit med överljudsfart (cirka 1 200 kilometer i timmen). Den tyska raketen far iväg med 4,5 gånger den hastigheten, och det ställer höga krav på aerodynamisk stabilitet.

Problemet är särskilt nedstigningen mot målet: När V2-raketen med upp till 5 700 kilometer i timmen far ned genom atmosfärens nedersta lager ökar luftens densitet, och det ökade luftmotståndet river och sliter i raketen. Det får den alltför ofta att brytas upp i flera delar eller helt sonika explodera i luften.

LÄS HELA HISTOREN – Möt männen bakom Nazitysklands raketprogram:

Tyskarna gör allt för att utveckla en strömlinjeformad och stark konstruktion. Raketens fyra vingar svängs i en ny, tillbakadragen form – som fjädrarna
på en pil – eftersom försök i några av världens första vindtunnlar visar att det minskar turbulensen och luftmotståndet i överljudsfart. Raketens beklädnad utformas också efter nya metoder.

Vindtunnelförsök med värmesensorer avslöjar att raketens yta värms upp till 805 °C i överljudsfart, då friktionen ökar. De tyska aerodynamikerna kan med den kunskapen klä V2-raketen med rätt typ av stål för att den ska klara sin flygtur.

LÖSNINGAR:

Tyskarna gör V2-raketen mer stabil med hjälp av:

  • Fjäderformade raketvingar
  • Låg vikt
  • Plåtförstärkningar
  • Ny projektilform
Claus Lunau

1. Raketvingar motverkar slingrande

Styrvingar tvingar raketens tryckpunkt längre bak och förhindrar att den tumlar framåt i höga farter.

Claus Lunau

2. Träskelett avgränsar styrrum

Raketens ”hjärna” är en 1,4 meter lång styrkammare uppdelad i fyra olika rum med tunna plattor av korsfenor. Träkonstruktionen håller ned raketens vikt och separerar bland annat styrinstrument, batterier och radioutrustning.

Claus Lunau

3. Plåtar håller ihop nosen

Raketens framdel förstärks med ett bälte av tunna järnplåtar. Förstärkningen ska motverka att raketen bryts i delar i luften på
grund av att skrovet värms upp.

Claus Lunau

4. Projektilform ger ­stabil flykt

Raketen är formad som det tyska infanteriets ”S”-gevärskula. Nazisternas experter har upptäckt att just den projektilen flyger stabilt utan att tumla runt – även i överljudsfart.

Claus Lunau

Problem 3: Precision

Raketerna flög som vinden blåser

Dåtidens raketer flög i stort sett slumpmässigt. Nazisterna tvingades därför utveckla ett helt nytt styrsystem för att kunna träffa fienden med viss precision.

Raketstyrning på 1930- och 40-talet handlar i princip om att få en raket att peka i rätt riktning och hoppas på det bästa. Det dugerinte för nazisterna när de planerar att låta sin terrormissil regna ned över storstäder, som London och Paris på flera hundra kilometers avstånd.

Lösningen blir ett automatiskt styrsystem där två gyroskop hela tiden håller raketen på rätt kurs, och en accelerometer övervakar hastigheten så att raketen kan stänga motorn på exakt rätt tidpunkt för att nå fram till sitt förutbestämda mål.

Systemet är dåtidens mest exakta och gör att V2-raketen kan slå ned inom fem kilometer från sitt mål efter 200 kilometer i luften – när allt går som det ska. Felaktiga inställningar och konstruktionsfel gör dock raketen mindre pålitlig, och av de cirka 1 200 raketer som avfyras mot London träffar bara 517 sitt mål.

LÖSNINGAR:

Ingenjörerna utvecklar ett för dåtiden enastående exakt reglersystem, som inkluderar:

  • Vingfenor
  • Dysor
  • Gyroskop
Claus Lunau

1. Vingfenor ger en ­flygande start

En fena på var och en av de fyra raketvingarna motverkar rullning och vertikala rörelser – särskilt direkt efter starten. Vingfenorna arbetar i tandem med fenorna i raketstrålen.

Claus Lunau

2. Dysor tar över längre upp

Vid raketflamman sitter fyra dysor som styr raketen med hjälp av drivgaser. Detta är praktiskt högt upp i atmosfären där trycket faller och vingfenorna inte räcker.

Claus Lunau

3. Styrbox håller kursen

Två gyroskop håller koll på att raketen inte kommer ur kurs. Via två elektromotorer överförs kursändringar till de åtta styrfenorna.

Claus Lunau

Läs också:

Raketopsendelse
Raketer

Raket äter sitt eget skrov

6 minuter
Raket
Raketer

Fråga oss: Hur kan en raket ta sig fram i vakuum?

2 minuter
Livsmedel

Varför är det kärnor bara i vissa klementiner?

0 minuter
Mest populära

Logga in

Fel: Ogiltig e-postadress
Lösenord behövs
VisaDölj

Redan prenumerant? Prenumererar du redan på tidningen? Klicka här

Ny användare? Få åtkomst nu!