Problem 1: Motorkraft
Tyskerne mangler motorkraft
Ingen motor på planeten har kraft nok til at løfte den næsten 13 tons tunge raket, så nazisterne må udvikle deres egen.
Fjendens byer ligger hundreder af kilometer væk, og tidens spæde raketmotorer har hverken løftekraft eller rækkevidde til at fragte de knap 1000 kg højeksplosiver så langt.
Til nazisternes held har fysikeren Robert H. Goddard allerede i 1926 opfundet en raket drevet af flydende brændstof i stedet for det mere almindelige faste brændstof. Det giver en høj og stabil ydeevne, men kræver til gengæld en langt mere kompliceret motor – særligt i en stor og tung raket som V2.
Problemerne er mange. Enten brænder den slagkraftige brændstof-blanding af ethyl og flydende ilt gennem brændkammerets vægge, eller også er trykket i motoren for lavt til at skabe nok løftekraft.
Nazisterne eksperimenterer længe, inden de udvikler et stærkt, tøndeformet brændkammer med alkoholfyldte dobbeltvægge, der virker afkølende. Samtidig vrider de ekstra kraft ud af motoren med to turbopumper, der sprøjter brændstof og ilt ind i brændkammeret med uhørte 125 liter i sekundet.
Alt i alt får nazisterne 25 tons trykkraft ud af V2 – 17 gange mere end nogen anden raket dengang.
LØSNINGER:
En række nytænkninger giver V2-raketten rigeligt med løftekraft:
- Ny brændstoftype
- Turbopumper
- Ændret motorform
- Større udstødning
1. Brændstof øger fremdriften
Flydende ilt og ethyl i to separate tanke gør raketten mere effektiv, da den producerer mere trykkraft pr. kilo drivmiddel end datidens faststofraketter.
2. Pumper sætter turbo på motoren
To dampdrevne turbo-pumper øger trykket under brændstoftilførslen, så langt mere ilt og ethyl bliver pustet ind i brændkammeret. Det tidobler motorens trykkraft.
3. Ny form tæmmer forbrændingen
Brændkammeret får en ny, afrundet tøndeform, der både sikrer en mere effektiv blanding af ilt og ethyl og gør væggene i stand til at modstå de 2600 °C varme drivgasser.
4. Bredere dyse reducerer friktion
Udstødningsdysens hældning ændres fra 10 til 30 grader. På den måde nedsætter tyskerne friktionen mellem stålet og udstødningsgasserne, og det øger fremdriften.
Problem 2: Aerodynamik
Supersonisk fart flår skroget itu
V2-raketten flyver som den første nogensinde hurtigere end lyden, men med den fart fører den mindste slinger til katastrofale opbrud i luften.
Intet større objekt har før V2 fløjet med overlydsfart (ca. 1200 km/t). Den tyske raket blæser afsted med fire en halv gange den hastighed, og det stiller store krav til den aerodynamiske stabilitet.
Problemet er især nedstigningen mod målet: Når V2-raketten med op mod 5700 km/t farer ned gennem atmosfærens nederste lag, tiltager luftens tæthed, og den øgede luftmodstand river og slider i raketten. Det får den alt for ofte til at bryde op i flere dele eller eksplodere i luften.
FÅ HELE HISTOREN – Kom tæt på mændene bag Nazitysklands raketprogram:
Tyskerne sætter alt ind for at udvikle en strømlinet og stærk konstruktion. De fire raketvinger bliver svunget i en ny, tilbagestrøget form – som styrefjeren på en pil – fordi forsøg i nogle af verdens første vindtunneler viser, at det nedsætter turbulens og luftmodstand ved supersoniske hastigheder.
Rakettens beklædning bliver også designet efter nye metoder. Vindtunnelforsøg med varmesensorer afslører, at rakettens overflade bliver opvarmet til 805 °C ved overlydshastigheder, hvor friktionen stiger. De tyske aerodynamikere kan med den viden beklæde V2-raketten med den ideelle type af stål for at modvirke opbrud under flyvningen.
LØSNINGER:
Tyskerne gør V2-raketten mere stabil vha.:
- Fjerformede raketvinger
- Lav vægt
- Blikforstærkninger
- Ny projektilform
1. Raketvinger modvirker kolbøtter
Styrevinger tvinger rakettens trykpunkt længere tilbage mod bagenden og forhindrer, at den tumler forover under høj fart.
2. Træskelet opdeler styrerum
Rakettens “hjerne” er et 1,4 meter langt styrekammer opdelt i fire skillerum af tynde plader af krydsfiner. Trækonstruktionen holder rakettens vægt nede og adskiller bl.a. styreinstrumenter, batterier og radioudstyr.
3. Blik holder snuden sammen
Rakettens forende bliver forstærket med et bælte af tyndt jernblik, de såkaldte tinbukser. Forstærkningen skal modvirke, at raketten bryder op i flere dele i luften pga. opvarmning af skroget.
4. Projektilform skaber stabil flyvning
Raketten er formet som det tyske infanteris “S”-riffelkugle. Nazisternes eksperter har opdaget, at netop dét projektil flyver stabilt uden at tumle rundt – selv ved overlydshastigheder.
Problem 3: Præcision
Raketter flyver som vinden blæser
Tidens raketter flyver i stort set tilfældig retning. Skal nazisterne ramme fjenden præcist, er de tvunget til at udvikle et spritnyt styringssystem.
Raketstyring i 1930’erne og 40’erne går groft sagt ud på at pege en raket i den rigtige retning og håbe det bedste. Det kan nazisterne ikke bruge til noget, når de planlægger at lade deres terrormissil hagle ned over specifikke storbyer som London og Paris flere hundrede kilometer væk.
Løsningen bliver et automatisk styringssystem, hvor to gyroskoper vedvarende fastholder rakettens kurs, mens et accelerometer overvåger hastigheden, så raketten kan lukke ned for motoren på præcis det rette tidspunkt for at nå frem til det forudbestemte mål.
Systemet er det mest præcise til dato og gør V2-raketten i stand til at ramme inden for en fem-kilometers radius af målområdet efter 200 kilometer i luften – når alt går godt. Fejlindstillinger og konstruktionsfejl sænker dog rakettens pålidelighed, og ud af ca. 1200 raketter affyret mod London rammer kun 517 plet.
LØSNINGER:
Ingeniørerne udvikler et for tiden enestående præcist styringssystem, der inkluderer:
- Vingefinner
- Dysefinner
- Gyroskoper
1. Vingefinner giver flyvende start
En finne på hver af de fire raketvinger modvirker rulninger og vertikale drejninger – særligt lige efter starten. Vingefinnerne virker i tandem med finnerne i
rakettens udstødning.
2. Dysefinner tager over i højderne
For enden af udstødningen sidder fire grafitfinner, der styrer raketten via drivgasserne. Det er praktisk højt oppe i atmosfæren, hvor trykket falder, og vingefinnerne ikke dur.
3. Styreboks holder kursen
To gyroskoper sporer afvigelser i den planlagte hældningsgrad og kurs. Korrektioner signaleres til to elektro-motorer, der overfører ændringer i kursen til de i alt otte styrefinner.