Van pijl en boog tot Sputnik
Dertig jaar geleden begon het
tijdperk van de ruimtevaart
ZATERDAG 3 OKTOBER 1987
EXTRA
PAGINA 21
Het is morgen precies dertig jaar geleden dat voor het eerst in
de geschiedenis een voorwerp in een baan om de aarde werd
gebracht. Een schok ging door de wereld. Geheel onverwacht
waren de Russen er als eersten in geslaagd een door mensen
gemaakt kunstmatig maantje, de Sputnik ('metgezel') aan de
aantrekkingskracht van onze planeet te ontworstelen. Maar
wat gebeurde er eigenlijk allemaal voordat het zover was?
Duizend jaar vallen en opstaan rond de stelling: actie is
reactie.
Vier oktober 1957 werd voor het
eerst een voorwerp de aarde rond
gestuurd. Wat aan de lancering van
de Russische Sputnik vooraf ging,
maken we nog steeds rond de jaar
wisseling mee. Klokslag twaalf na
het klinken der glazen en het uitwis
selen van de beste wensen, luiden
velen van or\s buiten op luidruchti
ge wijze het nieuwe jaar in: miljoe
nen vuurpijlen schieten gierend het
luchtruim in, terwijl gillende keu
kenmeiden en voetzoekers het op de
begane grond onveilig maken.
door
Ben Apeldoorn
Vuurwerk werkt volgens precies het
zelfde principe als de hedendaagse to
renhoge meertrapsraketten die met hun
machtige stuwkracht loodzware satellie
ten kunnen losmaken van de aardse aan
trekkingskracht: actie is reactie.
Simpel gesteld: een vuurpijl of een ra
ket is een hoeveelheid brandstof die in
een bijna geheel gesloten ruimte tot ont
branding komt. De hete gassen trachten
zich te verspreiden over een veel grotere
inhoud dan die ruimte heeft. Is die ruim
te aan één zijde geopend, dan gaan de
gassen daar met alle kracht naar buiten
en als het een beetje meezit, beweegt de
vuurpijl zich in tegenovergestelde rich
ting: de actie heeft een reactie tot gevolg.
De beweging ontstaat dus niet omdat de
gassen zich tegen de lucht afzetten, zoals
heel lang is gedacht.
Brandbommen
De stelling actie is reactie manifesteert
zich ook bij iemand die op rolschaatsen
rijdt en uit alle macht een steen weg
gooit. Als de werper zijn evenwicht weet
te bewaren, zal hij een klein stukje ach
teruit rijden. Een deel van de energie die
nodig was om de steen over een zekere
afstand weg te gooien, heeft een bewe
ging in tegenovergestelde richting tot ge
volg.
Wie voor het eerst in de gaten kreeg dat
met de verbranding van een bepaalde
stof een beweging (een reactie) in gang
kon worden gezet weten we niet precies.
Misschien gebeurde dat wel duizenden
jaren geleden.
Vast staat in elk geval dat de vuurpijl
erg oud is en al ver voor het jaar dat in
Nederland voor het eerst buskruit werd
toegepast letterlijk en figuurlijk gemeen
goed was.
Misschien is het woord vuurpijl wel
een vingerwijzing dat het na de uitvin
ding van de pijl en boog niet lang heeft
geduurd voordat aan de pijl een zakje
met brandbaar materiaal werd vastge
bonden. Zo kon van een afstandje brand
worden gesticht bij de vijand. Bij het be
leg van merendeels uit hout opgetrok
ken dorpen en steden zouden dergelijke
brandbommen heel 'goede' diensten
hebben kunnen bewijzen bij het vergro
ten van de ellende.
Men neemt tegenwoordig aan dat de
oude Grieken de eersten waren die zich
van deze vurige techniek bedienden. Zij
voegden aan de brandbom bovendien
zout toe om de hitte te vergroten.
De vurige pijl moet via zuid-oost-Euro-
pa zijn weg hebben gevonden naar het
verre China waar de ontwikkelingen op
technologisch gebied heel wat verder
waren dan in Europa. De Chinezen ver
vingen het zout door salpeter (kaliumni
traat) en gebruikten later zwavel en ver-
poederde houtskool als handstof. Dit
mengsel bestond dus uit dezelfde stoffen
als buskruit. Ongetwijfeld zullen de Chi
nezen - in die tijd al dol op allerlei soor
ten vuurwerk - wel net zo lang geëxperi
menteerd hebben tot ze de ideale ver
houding van het mengsel hadden gevon
den: een mengsel dat in een oogwenk
verbrandde en daarbij zoveel mogelijk
hitte produceerde.
De brandstof werd voorzichtig samen
gedrukt in een aan één zijde geopende
holle cylinder, gemaakt van hout, sterk
samengeperste rijstebladeren of van la
gen papier gedrenkt in hars.
Stuwkracht
De vurige pijl was daarmee een echte
vuurpijl geworden. Er was geen boog no
dig om hem weg te schieten; het snel ver
brandende buskruit leverde in de holle
cylinder zoveel stuwkracht dat de vuur
pijl uit zichzelf wegschoot en, afhanke
lijk van de hoeveelheid brandstof (eigen
lijk dus het kaliber), een bepaalde af
stand aflegde.
Wanneer en door wie de eerste echte
vuurpijl omhoog werd geschoten, is ook
niet bekend. Het moet in elk geval min
stens 755 jaar geleden zijn gebeurd. Oude
Chinese kronieken vermelden namelijk
dat de Mongolen tijdens het beleg van de
stad Kai-feng in het jaar 1232 na Christus
'vurige pijlen gebruikten die sissend
over grote afstanden vlogen en hun vuur
over een afstand van tien schreden ver
spreidden, tot grote schrik van de stads
bewoners, van wie de meesten have en
goed aan het vuur ten prooi zagen val
len'.
In die vorm moet de vuurpijl zijn weg
weer terug naar Europa hebben gevon
den en in de Middeleeuwen werd hij
veelvuldig bij belegeringen gebruikt.
Erg zuiver kon er niet mee worden ge
richt en al spoedig werd de vuurpijl dan
ook verdrongen door het veel trefzeker
der kanon. Aan het eind van de 18de eeuw
haalden de Engelsen de vuurpijl weer
van stal nadat ze in de binnenlanden van
India tegen het leger van de sultan van
Mysore waren aangelopen. De sultan
was zijn hele leven al verrukt geweest
van alles wat knalde en plofte en had me
de daarom zijn leger uitgerust met maar
liefst 1.200 'raketwerpers'. De Engelsen
werden bedolven onder een pakket sier
vuurwerk dat onder vreedzamer omstan
digheden aan de toeschouwers zeker de
nodige oooh's had ontlokt; de Engelse le
gioenen raakten echter volledig de kluts
kwijt en honderden mensen lieten het le-
Overste William Congreve kreeg daar
op de leiding van de militaire afdeling
vuurwerk-technologie en slaagde er al
spoedig in vuurpijlen (eigenlijk raketten)
te ontwikkelen die drie kilometer ver
konden vliegen. De vuurpijl was en bleef
echter ongeschikt voor kleine doelen en
werd dan ook alleen ingezet tegen om
vangrijke doelen, zoals steden. Bij de be
legering door de Engelsen van Boulogne
en Vlissingen in 1805 werd veelvuldig
van vuurpijlen gebruik gemaakt en in
1807 werd Kopenhagen door 45.000 ra
ketten (vanaf de Engelse vloot gelan
ceerd) in brand geschoten.
Ook tijdens de slag om Leipzig in 1813
was de lucht vol sissende raketten waar
van sommige, met een kaliber van twaalf
centimeter, afstanden tot zeven kilome
ter overbrugden.
Raket
Al spoedig legde de vuurpijl het defini
tief af tegen de voortschrijdende ontwik
kelingen in de wapenindustrie en werd
hij alleen nog voor vreedzame doelein
Getekende weergave van het beleg van de stad Kai-feng die met vuur
pijlen werd bestookt.
Robert Goddard poseert bij een
testopstelling.
terrein van Von Braun en de zijnen be
vond zich sedert november 1936 op het
eiland Usedom in de Oostzee nabij Peèn-
emunde. Na een paar mislukte pogingen
vond precies 45 jaar geleden, op 3 okto
ber 1942, de eerste succesvolle lancering
plaats. Toen was de interesse van Hitier
en zijn trawanten in de verrichtingen van
Von Braun nogal zwakjes, terwijl Von
Braun zelf het gebruik van zijn raketten
voor de oorlogvoering ook niet schijnt te
hebben toegejuicht. Hij heeft dat een
keer ook duidelijk laten blijken en is
toen prompt gevangen gezet.
V-2
De oorlog nam echter een andere wen
ding en op verzoek van Hitier liet Von
Braun op 7 juli 1943 een film zien van alle
(geslaagde) raketlanceringen. Hij werd
meteen tot professor gebombardeerd en
Hitier droeg hem op binnen korte tijd ze
ventig 'Vergeltungswaffen' per dag in de
richting van Engeland te schieten.
Hitiers vergeldingswapen was gebo
ren en werd al spoedig bekend als de ge
vreesde V-2. De raketinstallaties werden
mobiel gemaakt en Von Braun ging er
mee akkoord of moest er mee akkoord
gaan dat in de kop van de raket ruimte
werd vrijgemaakt voor één ton TNT, een
zware springstof.
De ontwikkelde V-2 was meer dan
veertien meter lang, bijna twee meter
breed en bereikte een topsnelheid van
6120 kilometer per uur. De brandstof be
stond uit vloeibare zuurstof en een
mengsel van ethylalcohol en water. De
eerste V-2 viel in september 1944 op Lon
den en was vanaf een lanceerinstallatie
in Wassenaar opgestegen. De trefkans
van de V-2 was echter niet groot. Van de
in totaal 4.000 raketten die in de richting
van Londen werden afgevuurd, vielen er
nog geen duizend daadwerkelijk op de
stad. De aangerichte verwoestingen wa
ren enorm, maar er was toch geen sprake
van totale vernietiging van Londen, zo
als Hitier zich had voorgesteld. Daarvoor
was de stad te groot.
Ondanks hun bedenkelijke werkzaam
heden werden Von Braun en een aantal
van zijn collega's van vervolging vrijge
steld op voorwaarde dat ze hun onder
zoekingen in dienst van 'de Verenigde
Staten zouden voortzetten. De V-2 be
wees de Amerikaanse ruimtevaart goede
diensten.
Von Braun bracht op 24 februari 1949
het meertrapsprincipe in de praktijk met
de lancering van een V-2 waarop een veel
kleinere raket als tweede trap was ge
plaatst. Gebruik makend van de snel
heid van de V-2 bereikte die uiteindelijk
een hoogte van 402 kilometer.
Uiteindelijk zou Von Braun de con
structeur worden van een nog veel grote
re raket, de allergrootste raket die ooit
vanaf de aarde werd gelanceerd: de meer
dan 110 meter hoge Saturnus-5, een
meertrapsraket met een kolossale stuw
kracht die de mens op de maan zou bren
gen. Vlak voor de laatste maanexpeditie
van de Apollo-17 in december 1972 nam
Von Braun ontslag bij de Amerikaanse
ruimtevaartorganisatie NASA. Hij over
leed in 1977 op 65-jarige leeftijd.
Russen
Het zou de Russen onrecht doen om de
voorgeschiedenis van het satellieten
tijdperk met Von Braun af te sluiten en
slechts de naam van Tsiolkovsky te noe
men als Russische bijdrage aan al het on
derzoek. Net als de geallieerden hebben
de Russen aan het eind van de Tweede-
Wereldoorlog een aantal V-2's in handen
gekregen.
De Russische 'Von Braun' heette Serg
ei Koroljow die slechts één wens had: hij
wilde raketten en ruimteschepen bou
wen. Vele jaren lang werkte hij met een
ploeg medewerkers in de Siberische stil
te aan 'de droom'.
Zo naderde dan die vroege ochtend
van 4 oktober 1957. Toen bijna iedereen
in West-Europa nog op één oor lag, keek
hoofdconstructeur Sergei Koroljow op
de nieuwe lanceerbasis Bay Konoer in
het verlaten Kazachstan gespannen naar
een in het zonlicht glinsterende raket.
Om zes uur (Moskou-tijd) roept hij in
de microfoon: 'Zazjigani-je' (ontsteking),
w&arna 32 straalpijpen de raketten optil
len van de trillende steppebodem. Even
later komt van onder de beschermende
neuskegel een bijna 60 centimeter grote
bol met vier meterslange uitsteeksels te
voorschijn. Overal op aarde wordt het
'biep-biep' opgevangen.
Op 24 februari 1949 vond de eerste geslaagde lancering plaats van een tweetrapsraket met een V-2 als eerste trap.
(archieffoto's)
den gebruikt, zoals het overschieten van
reddingslijnen naar in nood verkerende
schepen.
Toch zou een echte raket niet lang
meer op zich laten wachten. Honderd
dertig jaar geleden, op 17 september 1857
- toen Jules Verne nog maar net als
schrijver was begonnen - werd in de
Sovjetunie de man geboren die later
door iedereen de 'vader van de ruimte
vaart' zou worden genoemd: Konstantin
E. Tsiolkovsky. Hij zag al spoedig in dat
buskruit niet de ideale brandstof voor ra
ketten was. Daarvoor brandde het te on
regelmatig en te snel.
Vanaf 1882, toen hij leraar wiskunde in
het dorp Kaloega was geworden, ging
Tsiolkovsky zich in zijn vrije tijd derma
te intensief bezighouden met de ontwik
keling van raketten dat hij soms dagen at
noch dronk. Zijn dorpsgenoten zagen
hem al gauw voor een zonderling aan en
dat kwam niet in de laatste plaats omdat
hij ook doof en daardoor nóg ontoegan
kelijker was.
Tsiolkovsky verkondigde dat de raket
het enige middel was om in de ruimte te
kunnen doordringen, dat vloeistoffen
veel betrouwbaarder brandstoffen wa
ren en introduceerde het begrip meer
trapsraket om de noodzakelijke zeer ho
ge snelheden te kunnen bereiken.
Voor bemande ruimtereizen achtte hij
een hermetisch gesloten cabine noodza
kelijk. "Iin tegenstelling tot de algemeen
heersende mening dat de dampkring
zich eindeloos ver uitstrekt, houd ik het
op hoogstens 60 tot 70 kilometer. Daar
buiten heerst het luchtledige zodat we
onze eigen dampkring moeten meene-
Over deze materie schreef Tsiolkovsky
menig artikel en boek, maar hij kwam
nooit toe aan de concrete uitvoering van
zijn plannen; de tsarenregering heeft
hem nooit daadwerkelijk gesteund. Bo
vendien was Tsiolkovsky veel meer een
denker dan een doener. Maar uit zijn tal
loze geschriften blijkt dat hij met zijn
voorspellingen over ruimtewandelin
gen, landingen op de maan, ruimtesta
tions en planetenonderzoek op het juiste
spoor zat. Niet voor niets staat op zijn
grafsteen in Kaloega geschreven: 'De
aarde is de wieg van de mensheid, maar
de mens kan niet eeuwig in zijn wieg blij-
Intussen was in Amerika ook iemand
in de ban geraakt van de raketten en de
ongelofelijke mogelijkheden die ermee
binnen handbereik kwamen: Robert
Hutchins Goddard. Deze had in 1912 een
raket in handen gekregen die bij het red
den van schipbreukelingen werd ge
bruikt en kwam na een grondige analyse
tot de slotsom dat zowel de brandstof
(buskruit) als de vorm van de raket voor
veel verbeteringen vatbaar waren.
Een paar jaar later bezat hij al een hele
reeks patenten op het gebied van ver-
het stuwsysteem. Hij wist de het uitstro
men van de gloeiende gassen in belang
rijke mate te versnellen en dat kwam de
snelheid van de raket weer ten goede; ac
tie is immers reactie. In 1934 en 1935 lan
ceerde hij vijf meter grote raketten die
hoogten bereikten van twee-en-een-hal-
ve kilometer.
Waarschijnlijk omdat zijn proefnemin
gen geheim bleven, kwam het niet tot
grootschalige erkenning van het belang
van Goddard's werk. Verder dan wat op
drachten voor een aantal kleine stuwra-
ketjes om zware vliegtuigen van de
grond te helpen, ging de interesse van de
overheid zich niet.
Meertrapsraket
Zoals Goddard en Tsiolkovsky onkun
dig waren van eikaars werk, zo was de in
1894 in het Duitse Hermannstadt gebo
ren Hermann Oberth weer onkundig van
het werk van Goddard en Tsiolkovsky.
Oberth was een geniaal theoreticus èn
een echte praktijkman die zichzelf aan
allerlei proefnemingen onderwierp om
na te gaan hoeveel versnellingskracht
het menselijke lichaam kon hebben.
Voor hem stond het vast dat de mens
eens de aarde zou verlaten en waarin zou
dat beter kunnen dan juist in een raket?
Er stond voor Oberth nog meer vast:
een enkele vloeistofraket zou nooit in
staat zijn om aan de aantrekkingskracht
van onze planeet te ontsnappen. Dat pro
bleem kon alleen met meertrapsraketten
worden opgelost, dus twee of meer
brandstoftanks op elkaar 'gestapeld'.
Een lege trap moest kunnen worden af
geworpen waarop de volgende trap weer
op de bereikte snelheid kon voortbordu
ren en bevrijd was van de afgeworpen
last.
Hoewel Oberth geweldig veel rekende,
tekende en experimenteerde heeft hij
nooit een eigen raket gelanceerd. Zijn
soms wilde proefnemingen kostten hem
in 1929 bijna het leven toen hij doodge
moedereerd een vlammetje hield bij een
laagje benzine dat over een paar liter
vloeibare zuurstof was gegoten. De proef
overtrof elke verwachting. Er volgde een
gigantische ontploffing waarvan de klap
tot op 50 kilometer afstand was te horen.
Met een deel van zijn meubilair werd
Oberth door een muur gedrukt, maar hij
overleefde de explosie. In het ziekenhuis
constateerde men dat brandend schuim
zijn ogen had aangetast en dat zijn beide
trommelvliezen waren gescheurd. Ook
daarvan herstelde Oberth volledig. Tij
dens een manifestatie in 1930 trok zijn
werk ook de aandacht van de achttienja
rige gymnasiast Wernher von Braun.
Von Braun ontwikkelde zich al spoe
dig tot dé rakettenspecialist van nazi-
Duitsland, maar hij vond aanvankelijk
weinig gehoor bij de leiding. Het proef-
Konstatin Tsiolkovski, de 'vader
van de ruimtevaart'.
brandingskamers, brandstofsystemen,
straalpijpen en meertrapsraketten. Van
hem was ook het idee om een raket naar
de maan te sturen en daar te pletter te la
ten slaan. Daarbij zou dan een lading
magnesium tot ontbranding komen.
Vanaf de aarde zou de lichtflits met tele
scopen kunnen worden waargenomen
als signaal dat de raket op de maan was
aangekomen.
Dat plan sloeg in als een bom. Goddard
schrok zo dat hij zijn verdere proefne
mingen in het diepste geheim voortzette.
Na driejaar van noeste arbeid kwam dan
het zo belangrijke moment waarop de
eerste vloeistofraket het luchtruim zou
moeten kiezen. Als brandstof had God
dard gekozen voor benzine en vloeibare
zuurstof. Dat bevond zich gescheiden
van elkaar in twee afzonderlijke tanks.
Een pompsysteem bracht de twee stof
fen bij elkaar in de verbrandingsruimte.
De proef op die bewuste koude lente
ochtend van 16 maart 1926 slaagde vol
komen, al kwam de raket onder oorver
dovend gebrul slechts dertien meter
hoog en smakte hij op 56 meter afstand
van de lanceerplaats tegen de grond.
Goddard wierp zich met verdubbelde
energie op zijn werk vooral toen hij, dank
zij de bemoeienis van luchtvaartpionier
Charles Lindbergh, een bedrag van vijf
tigduizend dollar kreeg toegwezen als
ondersteuning.
Nu was Goddard in staat veel grotere
raketten te bouwen en, wat nog belang
rijker was, verfijningen aan te brengen in