הטילים של ימינו הם אוספים מדהימים של כושר ההמצאה האנושי שיש להם שורשים במדע וטכנולוגיה של פעם. מדובר בצמיחה טבעית של אלפי שנים של ניסויים ומחקר טילים והנעת טילים.
אחד המכשירים הראשונים שהפעילו בהצלחה את עקרונות טיסת הרקטות היה ציפור עץ. יווני בשם ארכיטאס חי בעיר טרנטום, כיום חלק מדרום איטליה, מתישהו סביב 400 לפנה"ס. ארצ'יטיס אימה ושעשע את אזרחי טרנטום בהטסת יונה מעץ. אדים שנמלטו הניעו את הציפור כשהיא תלויה על חוטים. היונה השתמשה בעקרון תגובת הפעולה, שלא נאמר כ משפט מדעי עד המאה ה -17.
גיבור אלכסנדריה, יווני אחר, המציא מכשיר דמוי טיל דומה שנקרא אאוליפילה כשלוש מאות שנה אחרי היונה של ארכיטאס. גם הוא השתמש באדים כגז מונע. גיבור הרכיב כדור על קומקום מים. שריפה מתחת לקומקום הפכה את המים לקיטור, והגז עבר דרך צינורות לתחום. שני צינורות בצורת L בצדדים מנוגדים של הכדור אפשרו לגז לברוח ונתנו דחף לתחום שגרם לו להסתובב.
על פי הדיווחים, הסינים היו בצורה פשוטה של אבקת שריפה שעשויה מלח, גופרית ואבק פחם במאה הראשונה. א.ד. הם מילאו צינורות במבוק בתערובת והשליכו אותם לשריפות כדי ליצור פיצוצים במהלך הדתיים פסטיבלים.
כמה מן הצינורות הללו ככל הנראה לא הצליחו להתפוצץ ובמקום זאת ריצפו מהלהבות, מונעים על ידי הגזים והניצוצות שהופקו על ידי אבק השריפה הבוער. לאחר מכן החלו הסינים להתנסות בצינורות מלאי אבק השריפה. הם הצמידו צינורות במבוק לחצים ושגרו אותם עם קשתות בשלב מסוים. עד מהרה הם גילו כי צינורות אבק השריפה הללו יכולים לשגר את עצמם רק על ידי הכוח המופק מהגז הנמלט. הרקטה האמיתית הראשונה נולדה.
הדיווח על השימוש הראשון ברקטות אמיתיות כנשק התרחש בשנת 1232. הסינים והמונגולים היו במלחמה זה עם זה, והסינים דחו את ה פולשים מונגולים עם מטח של "חצים של אש מעופפת" במהלך קרב קאי-קנג.
חיצי האש הללו היו צורה פשוטה של רקטה מונעת-מוצק. צינור, מכוסה בקצהו, הכיל אבק שריפה. הקצה השני הושאר פתוח והצינור היה מחובר למקל ארוך. כאשר הצתה האבקה, שריפה מהירה של האבקה הניבה אש, עשן וגז שברחו מהקצה הפתוח והניבו דחף. המקל שימש כמערכת הנחיה פשוטה שהחזיקה את הרקטה לכיוון כללי אחד כשהיא טסה באוויר.
לא ברור עד כמה יעילים חיצי האש המעופפים היו כנשק להשמדה, אך כנראה שההשפעות הפסיכולוגיות שלהם על המונגולים היו אימתניות.
באנגליה, נזיר בשם רוג'ר בייקון עבד על צורות משופרות של אבק שריפה שהגדילו מאוד את טווח הרקטות.
בצרפת, ג'ין פרויסארט מצא שניתן להשיג טיסות מדויקות יותר על ידי שיגור רקטות דרך צינורות. הרעיון של פריסרט היה מבשר הבזוקה המודרנית.
רקטות נפלו בעינן כנשק מלחמה עד המאה ה -16, למרות שעדיין שימשו להן זיקוקין מציג. יוהאן שמידלאפ, יצרן זיקוקים גרמני, המציא את "רקטת המדרגות", רכב רב שלבי להעלאת זיקוקים לגבהים גדולים יותר. הרקיע גדול גדול מהשלב הראשון נושא נפילה מהשנייה השנייה קטנה יותר. כאשר הרקטה הגדולה פרצה, המשיכה הקטנה לגובה רב יותר לפני שהטפטף את השמים בסינדרים זוהרים. הרעיון של שמידלאפ הוא בסיסי לכל הרקטות שיוצאות היום לחלל החיצון.
גורם סיני פחות ידוע בשם וואן-הו הציג רקטות כאמצעי תחבורה. הוא הרכיב כסא מעופף המופעל על ידי טילים בעזרת עוזרים רבים, הצמיד שני עפיפונים גדולים לכיסא ו 47 רקטות חץ-אש לעפיפונים.
ואן-הו ישב על הכיסא ביום הטיסה ונתן את הפקודה להדליק את הרקטות. ארבעים ושבעה עוזרי טילים, כל אחד חמוש בפיד משלו, מיהרו קדימה להדליק את הנתיכים. נשמעה שאגה אדירה מלווה בענני עשן שופעים. כשהעשן התפזר, ואן-הוא וכיסאו המעופף נעלמו. איש אינו יודע בוודאות מה קרה לוואן-הו, אך סביר להניח שהוא והכיסא שלו פוצצו לרסיסים מכיוון שחיצי-אש היו מסוגלים להתפוצץ כמו לעוף.
התשתית המדעית לטיול בחלל המודרני הונחה על ידי המדען האנגלי הגדול סר איזק ניוטון במהלך החלק האחרון של המאה ה -17. ניוטון ארגן את הבנתו בתנועה גופנית לשלושה חוקים מדעיים שהסבירו כיצד רקטות פעלו ומדוע הם מסוגלים לעשות זאת בוואקום של החלל החיצון. חוקי ניוטון החלו במהרה להשפיע מעשית על תכנון הרקטות.
ניסויים ומדענים בגרמניה וברוסיה החלו לעבוד עם רקטות בהמונים של יותר מ 45 קילוגרם במאה ה -18. חלקם היו כה עוצמתיים, שלהבות הפליטה שלהם שברחו שעממו חורים עמוקים באדמה לפני ההרמה.
רקטות חוו תחייה קצרה כנשק מלחמה בסוף המאה ה -18 ותחילת המאה ה -19. ההצלחה של מטחי טילים הודים נגד הבריטים בשנת 1792 ושוב בשנת 1799 תפסה את העניין של מומחה התותחנים אלוף משנה ויליאם קונגרבה, שהתכוון לעצב רקטות לשימוש הבריטים צבאי.
רקטות הקונגרווה הצליחו מאוד בקרב. בשימוש על ידי אוניות בריטיות להלל את פורט מקהנרי במלחמת 1812, הם העניקו השראה לפרנסיס סקוט קי לכתוב על "הזוהר האדום של הרקטות" בשירו שיהפוך לימים ל- באנר כוכב-מנומר.
עם זאת, אפילו עם עבודתו של Congreve, המדענים לא שיפרו את רמת הדיוק של הרקטות הרבה מהימים הראשונים. טבעם ההרסני של רקטות המלחמה לא היה דיוקן או כוחן אלא מספרן. במהלך מצור טיפוסי, אלפים עלולים להיות מפוטרים לעבר האויב.
החוקרים החלו להתנסות בדרכים לשיפור הדיוק. ויליאם הייל, מדען אנגלי, פיתח טכניקה הנקראת ייצוב ספין. גזי הפליטה שברחו פגעו בטנדרים קטנים בתחתית הרקטה, וגרמו לו להסתחרר כמו שקורה כדור במעופו. וריאציות של עיקרון זה משמשות עד היום.
רקטות המשיכו לשמש בהצלחה בקרבות בכל יבשת אירופה. עם זאת, חטיבות הרקטות האוסטריות נפגשו במשחקן נגד יצירות ארטילריה שזה עתה עוצבו במלחמה עם פרוסיה. תותחי העמסת עכוז עם חביות רובה וראשי נפץ מתפוצצים היו אמצעי מלחמה יעילים בהרבה מאשר מיטב הרקטות. שוב, רקטות הועברו לשימושים בתקופת שלום.
קונסטנטין ציולקובסקי, מורה ומדען רוסי, הציע לראשונה את רעיון חקר החלל בשנת 1898. בשנת 1903 הציע ציולקובסקי להשתמש במונעי דלק נוזליים לרקטות כדי להשיג טווח גדול יותר. הוא הצהיר כי המהירות והטווח של רקטה הוגבלו רק על ידי מהירות הפליטה של גזים שברחו. ציולקובסקי נקרא אבי האסטרונאוטיקה המודרנית בגלל רעיונותיו, מחקר מדוקדק וחזון רב.
רוברט ה. גודארד, מדען אמריקני, ערך ניסויים מעשיים ברקטות בראשית המאה העשרים. הוא התעניין בהשגת גבהים גדולים יותר ממה שהיה אפשרי לבלוני אוויר קלים יותר מהאוויר ופרסם עלון בשנת 1919, שיטה להגיע לגבהים קיצוניים. זה היה ניתוח מתמטי של מה שמכונה היום רקטת הצליל המטאורולוגית.
הניסויים המוקדמים ביותר של גודארד היו עם רקטות בעלות הנעה מוצקה. הוא החל לנסות סוגים שונים של דלקים מוצקים ולמדוד את מהירות הפליטה של הגזים הבוערים בשנת 1915. הוא השתכנע שאפשר להניע רקטה טוב יותר באמצעות דלק נוזלי. איש מעולם לא בנה רקטה מוצלחת של הנעה נוזלית. זו הייתה התחייבות קשה בהרבה מרקטות בעלות הנעה מוצקה, שהצריכה מכלי דלק וחמצן, טורבינות ותאי בעירה.
גודארד השיג את הטיסה המוצלחת הראשונה עם רקטת הנעה נוזלית ב- 16 במרץ 1926. הדלק שלו דלק בחמצן ובנזין נוזלי, טיל הרקטה שלו היה במשך שתיים וחצי שניות בלבד, אך הוא טיפס 12.5 מטר ונחת 56 מטר בשטח כרוב. הטיסה לא הייתה מרשימה בסטנדרטים של ימינו, אך רקטת הבנזין של גודארד הייתה קודמתו של עידן חדש לחלוטין בטיסת הרקטות.
הניסויים שלו ברקטות מונע נוזלים נמשכו שנים רבות. הרקטות שלו התגברו וטסו גבוה יותר. הוא פיתח מערכת גירוסקופ לבקרת טיסה ותא עומס למכשירים מדעיים. מערכות התאוששות מצנח הועסקו בכדי להחזיר רקטות ומכשירים בבטחה. גודארד נקרא אבי הרקטות המודרניות בגלל הישגיו.
חלוץ חלל גדול שלישי, הרמן אוברט מגרמניה, פרסם ספר בשנת 1923 על מסע לחלל החיצון. הרבה רקטות קטנות צצו ברחבי העולם בגלל כתביו. הקמת חברה אחת כזו בגרמניה, Verein Fur Raumschiffahrt או Society for Space Travel, הובילה להתפתחותה של טיל V-2 שימש נגד לונדון במלחמת העולם השנייה.
מהנדסים ומדענים גרמנים, כולל אוברט, התאספו בפינמונדה על שפת הים הבלטי ים בשנת 1937, שם הוקם והוטס הרקטה המתקדמת ביותר בתקופתה תחת ניהולו של ורנה פון בראון. הרקטה V-2, שנקראה A-4 בגרמניה, הייתה קטנה בהשוואה לעיצובים של ימינו. היא השיגה את הדחף הגדול שלה על ידי שריפת תערובת של חמצן נוזלי ואלכוהול בקצב של כטון אחת לשבע שניות. ה- V-2 היה כלי נשק אימתני שיכול להרוס בלוקים שלמים בעיר.
למרבה המזל עבור לונדון וכוחות בעלות הברית, ה- V-2 הגיע מאוחר מדי במלחמה כדי לשנות את תוצאתו. אף על פי כן, מדעני הטילים והמהנדסים בגרמניה כבר הניחו תוכניות לטילים מתקדמים המסוגלים להתפשט האוקיאנוס האטלנטי ונחיתה בארה"ב. טילים אלה היו בעלי שלבים עליונים מכונפים אך עומס קטן מאוד יכולות.
בעלי V-2 ורכיבים רבים שלא השתמשו בהם נלכדו על ידי בעלות הברית עם נפילת גרמניה, ומדעני טילים גרמנים רבים הגיעו לארה"ב בעוד שאחרים נסעו לברית המועצות. גם ארה"ב וגם ברית המועצות הבינו את הפוטנציאל של טילים כנשק צבאי והחלו במגוון תוכניות ניסוי.
ארה"ב פתחה תוכנית עם טילים נשמעים אטמוספריים בגובה רב, אחד הרעיונות המוקדמים של גודארד. בהמשך פותחו מגוון טילים בליסטיים בין יבשתיים וארוכי טווח. אלה הפכו לנקודת המוצא של תוכנית החלל האמריקאית. טילים כמו הרדסטון, אטלס וטיטאן היו משגרים בסופו של דבר אסטרונאוטים לחלל.
העולם היה המום מהחדשות על לוויין מלאכותי המסתובב על כדור הארץ שהשגר ברית המועצות ב- 4 באוקטובר 1957. הלוויין כונה ספוטניק 1, הלוויין היה הכניסה המוצלחת הראשונה במירוץ לחלל בין שתי מדינות המעצמה, הסובייטית האיחוד והארה"ב הסובייטים בעקבותיו שיגור לוויין הנושא כלב בשם לייקה על סיפונה פחות מחודש מאוחר יותר. לייקה שרדה בחלל במשך שבעה ימים לפני שהורדמה לפני שאספקת החמצן שלה אזלה.
ארה"ב עקבה אחר ברית המועצות עם לוויין משלה חודשים ספורים לאחר הספוטניק הראשון. סייר הראשון הושק על ידי צבא ארה"ב ב- 31 בינואר 1958. באוקטובר אותה שנה, ארה"ב ארגנה רשמית את תוכנית החלל שלה על ידי יצירה נאס"א, המינהל הלאונאוטיקה והחלל הלאומית. נאס"א הפכה לסוכנות אזרחית במטרה לחקור חלל שלווה לטובת כל המין האנושי.
לפתע, אנשים רבים ומכונות הושקו לחלל. אסטרונאוטים הקיפו את כדור הארץ ונחתו על הירח. חללית הרובוט נסעה לכוכבי לכת. לפתע נפתח שטח לחקירה וניצול מסחרי. לוויינים אפשרו למדענים לחקור את עולמנו, לחזות את מזג האוויר ולתקשר באופן מיידי ברחבי העולם. היה צורך לבנות מערך רחב של רקטות חזקות ורב-תכליתיות ככל שהביקוש לעומסי מטען גדולים יותר וגדולים.
רקטות התפתחו ממכשירי אבק שריפה פשוטים לכלי רכב ענקיים המסוגלים לנסוע לחלל החיצון מאז ימי הגילוי והניסוי המוקדמים ביותר. הם פתחו את היקום לחקירה ישירה על ידי המין האנושי.