Robert Hutchings Goddard (1882-1945)

Av Erik Tronstad

Portrett av Robert Hutchings Goddard. (NASA)

Goddard var en av romteknologiens store pionerer og omtales gjerne som «den moderne rakettens far».

Interessen for rommet og romreiser ble vekket da Goddard som 16-åring leste H. G. Wells' roman Klodenes krig. Alt da Goddard var 17 år, begynte han å fundere på hvordan det ville være å reise til Mars. I et utkast til sin selvbiografi tidfester han til og med svært nøyaktig da disse tankene slo ned i ham. Han skriver:

«Om kvelden 19. oktober 1899 klatret jeg opp i et høyt kirsebærtre. Med en sag, som jeg ennå har, og en øks, begynte jeg å fjerne de døde greinene fra treet. Det var en av disse stille, fargerike kveldene med ren skjønnhet som vi har i New England i oktober. Da jeg så mot åsene i øst, slo det meg hvor vidunderlig det ville være å kunne lage en innretning som kunne fly til Mars. Da jeg klatret ned fra det treet, var jeg en annen gutt enn da jeg klatret opp, for livet hadde endelig fått en mening.»

Først 10 år senere innså Goddard at den eneste måten å komme til Mars på, var ved å bruke en rakett. Da bestemte han seg for å vie seg til å utvikle raketteknologi.

I 1902 skrev han en artikkel om hvordan man kan navigere i rommet. Han sendte den til Popular Science Monthly, som imidlertid ikke ville trykke den. I en ny artikkel utviklet han prinsippet om raketter med flere trinn.

Hele sin utdannelse tok Goddard i hjembyen, Worcester i Massachusetts, USA. Ved byens Clark University tok han doktorgraden. Senere ble han professor i fysikk. Denne tunge faglige bakgrunnen gjorde at Goddard kunne arbeide både teoretisk og praktisk med problemene omkring rakettfremdrift.

Mens Goddard studerte ved Clark University, regnet han seg frem til at en kombinasjon av flytende hydrogen og flytende oksygen ville være det beste drivstoffet for en rakett. Flere av dagens rakettmotorer bruker nettopp denne drivstoffkombinasjonen, blant dem hovedmotorene bak på de amerikanske romfergene.

Under den første verdenskrig arbeidet Goddard med utvikling av forskjellige typer faststoffmotorer for det amerikanske forsvaret. En periode arbeidet han i California, men vendte tilbake til Worcester etter at verdenskrigen sluttet sent i 1918.

Fra 1917 fikk han også bevilgninger fra Smithsonian Institution i Washington, D.C. til arbeidet sitt. Han skrev en rapport i 1919, der han oppsummerte sine funn så langt. Den ble i 1920 utgitt med tittelen En metode for å nå ekstreme høyder. Reaksjonen på rapporten antok helt uventede former for Goddard og fikk store følger for hans arbeidsform resten av livet.

Som en liten del av en stor rapport kom Goddard inn på problemet med hvordan man kan fastslå hvor høyt en rakett flyr. I vår tid er det enkelt å gjøre slike målinger, ved hjelp av små radiosendere i rakettene og radarer på bakken. I 1920 var radiosendere altfor store til å kunne tenkes plassert i raketter, raketter som ennå knapt fantes på tegnebrettet. Utviklingen av radaren startet først i 1935, så heller ikke det hjelpemiddelet hadde Goddard til disposisjon.

Problemet med å måle hvor høyt en rakett fløy, foreslo Goddard løst ved hjelp av små eksplosive ladninger. Ved å observere eksplosjonen fra en slik ladning fra flere steder på bakken, kunne høyden beregnes. Han pekte på en del problemer omkring slike målinger, som at man på forhånd ikke kunne vite nøyaktig hvilken retning raketten fløy i og at reflekser av sollys kunne gjøre observasjonene vanskelige.

Med forsiktige ordelag foreslo Goddard en løsning på dette problemet, nemlig å sende en rakett til Månen. Raketten skulle skytes opp på en slik måte at den traff Månen når Månen var nær «ny» på himmelen. Da er Månens forside, siden nærmest Jorden, mørk. Med et passende teleskop, skrev Goddard, kunne man fra Jorden observere at sprengladningen gikk av og dermed få visshet for at den hadde nådd Månen.

Avslutningsvis vedgikk Goddard at et slikt eksperiment ville ha liten vitenskapelig verdi, sett med samtidens øyne. Dog kunne ferden føre til viktigere forsøk, som kunne frakte med vitenskapelige instrumenter ut i rommet.

Muligheten for å sende instrumenter ut i rommet, var nevnt nærmest som en antydning og avgjort ikke som noe hovedpoeng i rapporten. Det samme gjaldt forslaget om å sende en sprengladning til Månen.

Likevel var det nettopp dette massemediene grep fatt i, da rapporten kom på trykk. Med utgangspunkt i Goddards forslag om å sende en rakett til Månen, gjorde deler av pressen regelrett narr av ham. Han ble omtalt som «Månemannen» og fremstilt som en forskrudd professor.

I en lederartikkel i The New York Times 12. januar 1920 ble Goddard til og med fremstilt som om han manglet helt basale kunnskaper om det han drev med. Kommentatoren skrev at Goddard «...ikke kjenner forholdet mellom aksjon og reaksjon og nødvendigheten av å ha noe annet enn vakuum å reagere mot...Han mangler selvsagt de mest elementære kunnskaper, som det daglig undervises i på videregående skoler.» (Det er tydeligvis ikke bare i våre dager at journalister mangler grunnleggende kunnskaper om realfag.)

Goddard skrev et svar på artikkelen i The New York Times som kom på trykk 19. januar 1920. Der skrev han blant annet: «Enhver visjon er en vits, inntil den første gjør den til virkelighet. Når den først er virkeliggjort, blir den en selvfølgelighet.»

For øvrig kom Goddard til at det beste han kunne gjøre, var rett og slett å vente til pressen mistet interessen for ham, noe den etter hvert gjorde.

I 1969, bare noen dager før Apollo 11 landet på Månen, trakk The New York Times tilbake lederartikkelen avisen vel 49 år tidligere hadde trykket om Goddard. Nå skrev avisen: «Videre forskning og forsøk har bevist de slutningene Isaac Newton kom til på 1600-tallet. Det er nå uomtvistelig klart at en rakett kan fungere like godt i vakuum som i atmosfæren. The Times beklager feilen.»

En rakett fungerer for øvrig ikke bare like bra i vakuum som i atmosfæren, men betydelig bedre. I atmosfæren bremses eksosgassene ned av luften rundt, noe som reduserer skyvekraften fra en rakettmotor. I vakuum skjer ingen slik hastighetsreduksjon og en rakettmotor er derfor mer effektiv der.

Goddard var totalt uforberedt på den dekningen rapporten hans fikk og måten han selv og arbeidet hans ble fremstilt på. Han hadde alltid vært tilbakeholden med å fortelle om sine drømmer, ideer og arbeid. Den klare sarkasmen i pressens fremstilling av han og hans arbeid opprørte ham.

Denne type fremstillinger i pressen og kritiske bemerkninger fra andre forskere fikk følger for Goddards arbeidsmåter. Han ble mistenksom overfor andre og arbeidet ofte alene, noe som begrenset smitteeffekten av arbeidet han utførte.

Da midlene fra Smithsonian Institution tok slutt i 1920, fikk han flere midler fra samme sted. Fra 1920 til 1923 var han i Maryland. Der arbeidet han mye med militære anvendelser av faststoffraketter.

Da han nok en gang kom tilbake til Worcester, begynte han en lang rekke forsøk med rakettmotorer som brukte flytende drivstoffer, det vi kaller væskemotorer. I 1924 giftet han seg med sin sekretær fra Clark University, Esther Christine Kisk. Hun overvar alle rakettforsøkene Goddard gjorde, og fotograferte dem.

Goddard førte for øvrig detaljerte dagbøker over aktivitetene sine. Derfor kan man nøye følge utviklingen i arbeidet hans. Kombinasjonen av teoretisk innsikt og praktiske eksperimenter førte til at han tok ut en rekke patenter, de fleste av dem av fundamental betydning for en moderne rakettmotor. For eksempel fikk han alt i juli 1914 patenter på forbrenningskammere, motordyser, systemer for transport av drivstoff fra tankene til rakettmotorene og på raketter med flere trinn.

Ved Clark University gjennomførte Goddard 6. desember 1925 en prøve der en væskemotor for første gang i historien greide å løfte sin egen vekt. Forsøket skjedde med motoren montert i et stillestående stativ. Motoren greide å løfte seg 2-3 cm.

Goddard ved siden av historiens første væskerakett. Bildet er tatt 16. mars 1926, rett før oppskytingen av raketten. (NASA)

Arbeidet med væskemotorer førte frem til den historiske datoen 16. mars 1926. Da skjøt Goddard for første gang i historien opp en rakett drevet med flytende drivstoff. Det skjedde fra en gård en slektning av ham, Effie Ward, hadde i Auburn, ikke langt fra Worcester.

Denne historiske raketten liknet ikke så mye på dagens raketter, som har rakettmotorene nederst. På denne raketten satt rakettmotoren øverst. Fra den gikk to parallelle rør ned til drivstofftankene drøyt et par meter under motoren. Bensin ble brukt som brensel og flytende oksygen som oksidasjonsmiddel. Tankene med brensel og oksidasjonsmiddel ble satt under trykk, et trykk som drev henholdsvis bensin og flytende oksygen ut av tankene, opp gjennom de parallelle drivstoffrørene og opp til rakettmotoren.

Raketten var 3,4 m lang. Massen uten drivstoff var 2,6 kg, med drivstoff var den 4,6 kg.

Henry Sachs, en assistent til Goddard, brukte en loddebolt festet til en lang stav til å tenne raketten. I 20 s forble raketten stående på oppskytingsrampen. Omsider ble skyvekraften fra rakettmotoren større enn vekten av raketten, og den tok av. Under den 2,5 s lange ferden nådde raketten opp til en høyde på 12,5 m, før den falt i bakken 56 m fra oppskytingsrampen. Gjennomsnittshastigheten var 96 km/h. Skyvekraften anslås til å ha vært 40 N.

Begivenheten høres ikke imponerende ut i dag. Den gangen var den en formidabel prestasjon og representerte en teknologi verden før aldri hadde sett. Svært få i samtiden forstod å verdsette den og fatte dens betydning.

Utover siste halvdel av 1920-årene fortsatte Goddard forsøkene sine. Ett av dem, 17. juli 1929, produserte svært mye støy og førte til en del offentlig oppmerksomhet. Pressen fortsatte å skrive en del om ham i månedene som fulgte. The New York Times trykte en artikkel om ham 13. oktober 1929. Omtrent på samme tid hadde Popular Science Monthly en artikkel om Goddard.

Omtalene av Goddards aktiviteter var, som nevnt, ikke alltid preget av forståelse for det han drev med. Mange ganger var de preget av nedladenhet og sarkasme. Etter et av forsøkene hans i 1929 skrev en lokalavis i Worcester en artikkel med tittelen «Moon rocket misses target by 238,799 1/2 miles» («Månerakett bommet på målet med 238 799,5 engelske mil»).

Tittelen henspilte på Goddards artikkel fra 1920, der han skrev om det å sende en sprengladning til Månen. I den aktuelle oppskytingen i 1929 kom raketten noen titalls meter over bakken. Da hadde den ytterligere 238 799,5 engelske mil igjen opp til Månen (faktisk mer), og «bommet» altså med den avstanden, slik avisens sarkastiske overskrift fremstilte det. Naturligvis var oppskytingen ingenlunde et forsøk på å nå Månen.

Rapporter om Goddards forskning kom Charles Lindbergh for øre. Lindbergh var da nær toppen av sin berømmelse. Den kom etter at han 20.-21. mai 1927 fløy alene, og som den første, direkte fra New York over Atlanterhavet til Paris, en tur som tok 33,5 timer. Han brukte et énmotors fly, kalt Spirit of St. Louis. Turen vakte enorm oppsikt i både Europa og USA.

En dag sent i november 1929 tilbrakte Lindbergh et par timer hos Goddard. Der fikk Lindbergh førstehånds kjennskap til arbeidet Goddard drev med, og planene Goddard hadde for fremtiden. Møtet førte til at Lindbergh senere greide å sørge for at Goddard fikk 50 000 dollar fra Daniel Guggenheim Fund for the Promotion of Aeronautics, midler som skulle utbetales via Clark University. En mindre bevilgning fra Carnegie Institution var øremerket for prøveanlegg. Dessuten kom det ytterligere midler fra Clark University.

Lindbergh på besøk hos Goddard 23. september 1935. Da var Goddard for lengst vel etablert i Roswell, blant annet takket være midler Lindbergh, etter et møte i 1929, bidro til at Goddard fikk. Fra venstre står: Albert Kisk (bror til Goddards kone, og følgelig Goddards svoger), Harry F. Guggenheim, Robert Goddard, Charles Lindbergh og Nils Ljungquist. (NASA)

Goddard innså at Massachusetts var for tettbefolket til at han der kunne utføre den type oppskytinger som økonomien hans nå tillot. I de enorme og øde områdene i det vestlige USA lette han etter et bedre egnet sted. Det fant han, ved Mescalero Ranch i Roswell, New Mexico. Sammen med sin kone og fire assistenter etablerte han seg der i 1930.

Bare avbrutt av et nytt opphold i Worcester i 1932-1934, oppholdt Goddard seg ved Roswell fra 1930 til 1941. Ved Roswell gjennomførte Goddard det som er beskrevet som «et av de mest imponerende private utviklingsprogrammer i teknologiens historie». Der ble han den første person som utviklet og skjøt opp en rakett med flytende drivstoff, som passerte lydmuren. Han ble den første til å utvikle gyrostyringssystem for raketter, styrefinner i eksosstrømmen fra rakettmotoren for å styre eksosstrømmen og dermed raketten, samt pumper som kunne pumpe flytende drivstoff i en rakett som fløy.

Lengst til venstre på dette bildet står Goddard selv. Videre mot høyre ses tre assistenter: Nils Ljungquist, Albert Kisk (bror til Goddards kone, og følgelig Goddards svoger) og Charles Mansur. Foran dem ligger en rakett, som bruker flytende drivstoff og der drivstoffet mates til motorene med turbopumper. Helt til venstre på raketten er motordysen, tankene med oksygen (oksidasjonsmiddel) og bensin (brensel) er til høyre. Turbopumpene er omtrent midt på raketten. Brennkammeret ble avkjølt av bensin, som strømmet rundt det i kobberrør, før det ble injisert i motoren. Bildet er tatt i 1940. (NASA)

Rett før USA kom med i den andre verdenskrig i desember 1941, fikk Goddard oppdrag for det amerikanske forsvaret. Dette arbeidet han med frem til juli 1945. Han døde 10. august 1945, etter å ha hatt strupekreft i flere måneder.

Goddard var den første som nådde flere viktige milepæler innenfor raketteknologi. Han var den første som:

• Matematisk beviste at en rakett vil fungere i vakuum (1907)
• Patenterte prinsippet om raketter med flere trinn (1914)
• Beviste ved praktiske forsøk at en rakettmotor vil fungere i vakuum (1915)
• Utviklet en rakettmotor som benyttet flytende drivstoffer (1921-1926)
• Fikk en væskemotor til å løfte sin egen vekt (6. desember 1925)
• Skjøt opp en rakett drevet med en væskemotor (16. mars 1926)
• Skjøt opp en rakett med en vitenskapelig nyttelast - et barometer og et kamera (1929)
• Utviklet et stabiliseringssystem basert på gyroer som et internt styringssystem for raketter (1932)
• Brukte styrefinner i strømmen av eksosgasser til å styre rakettens retning (1932)
• Skjøt opp en rakett med væskemotor som fløy fortere enn lydhastigheten («brøt lydmuren») (8. mars 1935)
• Brukte en rakettmotor opphengt i en slingrebøyle kontrollert av en gyro (1937)
• Utviklet de første turbopumpene for en væskemotor
• Brukte en De Laval-dyse (ekspansjonsdyse av typen som er i moderne rakettmotorer) i en rakettmotor

Et av NASAs forskningssentra, i Maryland, rett utenfor hovedstaden Washington, D.C., ble 1. mai 1960 gitt navnet Goddard Space Flight Center. Samme år inngikk den amerikanske staten et forlik med Guggenheim Foundation og Goddards kone. De fikk én million dollar som kompensasjon for at den amerikanske staten hadde brukt over 200 av Goddards patenter. Totalt fikk Goddard godkjent 214 patenter, 131 av dem etter sin død i 1945.

Wernher von Braun har uttalt at «i rakettens historie har dr. Robert H. Goddard ingen likemenn. Han var først. Han var foran alle andre i utformingen, konstruksjonen og oppskytingen av raketter med flytende drivstoff, som til slutt ryddet veien til rommet. Da dr. Goddard utførte sine største arbeider, gikk alle vi andre, som senere kom inn i rakett- og rommiljøet, bare i knebukser.»

Sitatet

Dette er et utdrag fra en tale Goddard holdt ved avslutningen på «high school» i juni 1904. Talen hadde tittelen On Taking Things for Granted. Der sa Goddard blant annet: «It is difficult to say what is impossible, for the dream of yesterday is the hope of today and the reality of tomorrow.»

Bakgrunnsbildet

Endeavour skytes opp 30. november 2000 på romfergeferd STS-97. Det var slike ting Goddard drømte om og som inspirerte ham, reiser i rommet. Selv fikk han bare oppleve drømmen og håpet om å reise ut dit. Gjennom et imponerende forsknings- og utviklingsarbeid la han mye av grunnlaget for at dette i dag er virkelighet.

Bilde: NASA

Bak på romfergen er tre væskemotorer, som er blant de mest avanserte som noen gang er laget. Den teknologiske avstanden mellom dem og Goddards første oppskyting med en væskemotor i 1926 er enorm. De forsøkene som Goddard drev med i 1920-årene, og som i dag virker latterlig enkle, var dog de første skrittene på den veien som har ført frem til dagens avanserte væskemotorer.

Publiseringsdato: 14.07.2003/17.03.2006