Die geskiedenis van vuurpyle
Ruimtevaart sou, met die kennis wat ons op die oomblik het, onmoontlik gewees het sonder vuurpyle. Om 'n satelliet in sy wentelbaan te plaas of ruimteskip of snuffeltuig na die Maan of planete te stuur, is 'n besonder kragtige vuurpyl nodig. Die beginsel van vuurpyle word ook aangewend in die vernie­tigende missiele van moderne oorloë. Maar die vroegste vuurpyle het nie naastenby sulke indrukwekkende gebruike gehad nie. Hulle was doodeenvoudig en alleen maar "pyle van vuur", met ander woorde vuurwerk...
Pendeltuie is sweeftuie, maar hulle moet steeds deur vuurpyle gelanseer word... en agter sulke vuurpyle lê 'n baie lang geskiedenis
BO: Die pendeltuig Atlantis vertrek in Desember 1988 op 'n ruimtesending.
'N PENDELTUIG word skouspelagtig gelanseer—basies 'n sweeftuig wat deur krag­tige vuurpyle die ruimte ingeabba word. Die pendeltuig het sowat 8,5 minute nodig om tot meer as 28.000 kilometer per uur (km/h) te versnel ten einde soos 'n satelliet in 'n baan om die Aarde te begin beweeg.
As veronderstel word dat die pendeltuig verder in die ruimte wou uitvlieg, sou hy baie vinniger moes beweeg het. 'n Vuurpyl moet tot minstens 40.320 km/h versnel om heeltemal aan die Aarde se swaartekrag te ontsnap. Geleerdes sê die vuurpyl "wil" in der waarheid ontsnap, maar dat die Aarde se swaartekrag hom in toom hou as hy nie vinnig genoeg kan wegkom nie! As hy in 'n wentelbaan beweeg, is sy wentelsnelheid en die Aarde se swaartekrag in ewewig. Indien hy grond toe val, was sy snelheid te stadig.
Hierdie wonderbaarlike kennis was vanselfsprekend verborge vir die eerste mense wat besef het dat vuur gebruik kon word om pyle weg te skiet.
Maar voordat ons verder op die geskiedenis van vuurpyle ingaan, is dit seker wenslik om die beginsel van vuurpyle eers korrek te begryp. Die meeste vuurpyle wek 'n stuwing op deur baie warm gas agter by 'n uitlaat uit te blaas. Die aandrywingsmiddels is vaste (soliede) of vloeibare stowwe wat in 'n ontbrandingskamer geaktiveer word om hewig met mekaar te reageer—net om die produk van hul verwoestende samesyn met brute geweld na agter weg te boender. En die aksie met die uitspuiting van gas agter die vuurpyl lei tot 'n reaksie: die vuurpyl skiet vorentoe.
Ruimtelike vuurpyle bestaan uit verskillende stadiums, wat een-een leeg brand en agter wegval Aarde toe net om die volgende stadium te laat ontbrand. Sodra een stadium wegval, is die tuig baie ligter en skiet hy nog vinniger vorentoe. Op hierdie manier word die geweldige snelhede verkry om ruimtetuie en satelliete in wentelbane om die Aarde te plaas of om verkenningstuie verder die ruimte in te stuur.
Nie alle vuuryple word deur middel van die chemiese reaksies van stowwe voortgedryf nie. Ons kry byvoorbeeld ook stoomvuurpyle wat superverhitte water deur 'n spuitstuk blaas, waar dit oombliklik as stoom uitbars. Die uitdyende stoom laat dan die vaartuig teen 'n hoë snelheid voortbeweeg.
Stoomvuurpyle deug nie so goed as dié met chemiese aandrywers nie, maar water is ten minste goedkoop en ruim bekombaar. 'n Stoomvuurpyl is enkele jare gelede selfs aan boord van 'n Britse satelliet getoets. Die moontlikheid is tot geopper om stoomvuurpyle op ruimtesendings tussen die planete te gebruik en die stoom deur óf kernkrag óf sonlig te genereer. En die water dan? Dié sal sommer rond en bont versamel word op plekke in die Sonnestelsel waar baie daarvan voorkom, word gesê.
Nou ja, wie sê nog die mens sal nie kop bo water kan hou op lang tussenplanêtere vlugte nie!
Vuurwerk is ook maar net skouspelagtige klein vuurpyle... Die Chinese het eeue gelede reeds met buskruit in bamboesbuise geëksperimenteer...
BO: Vuurwerk bokant Miami, Florida, in die VSA, om die dag te gedenk toe Amerikaners hul Verklaring van Onafhanklikeid aanvaar het, te wete 4 Julie 1776. Daar is jaarliks in Amerika skouspelagtige vuurwerkvertonings op 4 Julie. Maar vuurwerk is natuurlik geen nuwigheid nie. En soos die vuurstrale wat ons op die foto sien, was die vroegste vuurpyle ook niks anders as pyle van vuur nie, soos die naam aandui. Die Chinese het byvoor­beeld eeue gelede reeds met buskruit in buise van bamboes geëksperimenteer...
Krediet: Digitale foto deur Marc Averette, wat dit in die Wikipedia-ensiklopedie op die wêreldwye web tot openbare besit ("in te pblic domain") verklaar het.
Die ontwikkeling van vuurpyle
('n Kort geskiedenis deur die Amerikaanse ruimte-agentskap NASA)
DIE vuurpyle van vandag is merkwaardige versamelings van menslike vindingrykheid, wat hul wortels in die wetenskap en tegnologie van die verlede het. Hulle is natuurlike uitvloeisels van letterlik duisende jare se proefnemings en navorsing oor vuurpyle en vuurpylaandrywing.
Een van die eerste toestelle waarin die noodsaaklike beginsels van vuurpylvlug met welslae toegepas is, was 'n houtvoël.
In die geskrifte van die Romein Aulus Gellius word die verhaal vertel van n Griek genaamd Archytas, 'n inwoner van die stad Tarentum, tans 'n deel van Suid-Italë.
Iewers teen die jaar 400 v.C. het Archytas die burgers van Tarentum dronkgeslaan en vermaak deur 'n duif te laat vlieg wat van hout gemaak was. Ontsnappende stoom het die voël, wat aan drade gehang het, aangedryf. Vir die beweging van die duif is gebruik gemaak van die beginsel van aksie en reaksie, wat nie voor die sewentiende eeu as 'n wet van die wetenskap geformuleer sou word nie.
Sowat driehonderd jaar ná die duif het 'n ander Griek, Hero van Alexandrië, vir 'n soortgelyke vuurpyl-agtige prakseersel gesorg. Ook dié het van stoom as die aandrywende gas gebruik gemaak. Hero het 'n sfeer bo-op 'n waterketel gemonteer. 'n Vuur onder die ketel het die water in stoom verander, en die gas het deur pype na die sfeer beweeg. Twee L-vormige buise aan weerskante van die sfeer het die gas laat ontsnap, en sodoende die sfeer in die rondte laat tol.
Presies wanneer die eerste ware vuurpyle hul verskyning gemaak het, is onduidelik. Verhale van vroeë vuurpyl-agtige toestelle verskyn sporadies regdeur die opgetekende geskiedenis van verskeie kulture.
Miskien is die eerste ware vuurpyle selfs onbedoeld gemaak. In die eerste eeu n.C. het die Chinese, na vertel word, 'n eenvoudige soort buskruit gehad wat bestaan het uit 'n sekere stowwe wat met mekaar gemeng is. Om tydens godsdienstige feeste ontploffings te veroorsaak, het hulle buise van bamboes met die mengsel gevul en die buise in vure gegooi. Miskien het sekere van daardie buise nie ontplof nie, maar vonkend hemelwaarts uit die vure gespring, aangedryf deur die gasse van die brandende buskruit.
Die Chinese het begin eksperimenteer met die buise wat met buskruit gevul was. In die een of ander stadium het hulle die bamboesbuise aan pyle geheg en hulle met boë weggeskiet. Spoedig het hulle ontdek dat hierdie buskruitbuise hulself kan lanseer bloot as gevolg van die krag wat deur die ontsnappende gas opgewek word. Die ware vuurpyl is gebore.
Die eerste opgetekende datum waarop ware vuurpyle gebruik is, is 1232. Die Chinese en die Mongole het destyds teen mekaar oorlog gemaak. In die slag by Kai-Keng het die Chinese die Mongoolse invallers met 'n spervuur van "pyle van vlieënde vuur" terug­gedryf.
Die "pyle van vuur" was eenvoudige soorte vuurpyle wat deur vaste (soliede) brandstof aangedryf is. 'n Buis, waarvan die een ent met met 'n dop verseël is, het buskruit bevat. Die ander ent is oop gelaat, en die buis is aan 'n lang stok geheg. Sodra die buskruit aan die brand gesteek is, het die vinnige verbranding 'n stroom vuur, gas en rook by die oop ent uitgeblaas en 'n stuwing veroorsaak.
Die stok het as 'n eenvoudige leistelsel gedien wat die pyl op sy vlug deur die lug min of meer in dieselfde rigting laat beweeg het. Dit is nie duidelik hoe doeltreffend hierdie pyle van vlieënde vuur as wapens van verwoesting was nie, maar hul sielkundige uitwerking op die Mongole moet formidabel gewees het.
Ná die slag by Kai-Keng het die Mongole hul eie vuurpyle gemaak en hulle kon dalk verantwoordelik gewees het vir die verspreding van vuurpyle na Europa. Regdeur die dertiende eeu tot die vyftiende eeu was daar verslae van baie proefnemings met vuurpyle. In Engeland het 'n monnik met die naam Roger Bacon met verbeterde soorte buskruit gewerk wat meegebring het dat vuurpyle 'n baie groter trefafstand bereik het.
In Frankryk het Jean Froissart gevind dat akkurater vlugte bewerkstellig kon word deur vuurpyle deur buise te lanseer. Froissart se idee was die voorloper van die moderne bazooka ('n draagbare vuurpylgeweer wat teen tenks gebruik word). Joanes de Fontana van Italië het 'n vuurpyl-aangedrewe torpedo ontwerp wat op die oppervlak kon beweeg en vyandelike skepe aan die brand kon steek.
Teen die sestiende eeu het vuurpyle as oorlogswapens 'n tyd lank in onbruik verval, hoewel hulle steeds vir vuurwerkvertonings gebruik is. 'n Duitse vuurwerkvervaardiger, Johann Schmidlap, het 'n vuurpyl uitgevind wat in stadiums ontbrand het om vuurwerk hoër in die lug op te skiet. 'n Groot vuurpyl (eerste stadium) het 'n kleiner vuurpyl (tweede stadium) die lug in gedra. Wanneer die groot vuurpyl uitgebrand het, het die kleiner een verder opgestyg voordat dit in 'n vonke-reën uitgebars het. Schmidlap se idee vorm steeds die grondslag van die tegnologie waarvolgens vuurpyle vandag in die ruimte geplaas word.
Byna alle vuurpyle is tot in daardie tyd vir oorlogvoering of vuurwerk gebruik, maar daar is 'n interessante ou Chinese legende oor die aanwending van vuurpyle vir vervoer. Saam met baie helpers het 'n minder bekende Chinese amptenaar genaamd Wan-Hu 'n vuurpyl-aangedrewe vlieënde stoel geprakseer. Twee groot vlieërs is aan die stoel vasgemaak en 47 vuurpyle is aan die vlieërs geheg.
Op die dag van die beoogde vlug het Wan-Hu op die stoel gaan sit en beveel dat die vuurpyle aangesteek moes word. Altesame 47 helpers het met fakkels vorentoe gestorm om die lonte aan te steek. Skielik was daar 'n geweldige slag en borrelende rookwolke. Toe die rook wegtrek, was Wan-Hu en sy vlieënde stoel skoonveld. Niemand weet vir seker wat van Wan-Hu geword het nie, maar as die voorval wel plaasgevind het, is dit moontlik dat hy en sy stoel aan flarde geruk is. Vuurpyle kon destyds ewe maklik ontplof as vlieg.
Vuurpylwerking word 'n wetenskap
IN die laaste deel van die sewentiende eeu is die wetenskaplike grondslae vir vuurpyl­werking deur die groot Engelse wetenskaplike sir Isaac Newton (1642-1727) gelê. Newton het sy begrip van fisiese beweging in drie wetenskaplike wette vervat. Die wette verduidelik hoe vuurpyle werk en hoe dit moontlik is dat hulle in die lugleegte van die buitenste ruimte kan funksioneer.
Newton se wette het spoedig 'n praktiese uitwerking op die ontwerp van vuurpyle gehad. Teen 1720 het 'n Nederlandse professor, Willem Gravesande, modelkarre gebou wat deur stoom aangedryf is. Eksperimenteerders met vuurpyle in Duitsland en Rusland het begin werk met vuurpyle met 'n massa van meer as 45 kilogram. Party van hierdie vuurpyle was so kragtig dat hul uitlaatgasse diep gate in die grond geboor het voordat hulle nog opgestyg het.
Aan die einde van die agttiende en in die vroeë negentiende eeu het die vuurpyl vir 'n kort tyd as oorlogswapen herleef. Die welslae van Indiese spervuur teen die Britte in 1792 en weer in 1799 het die belangstelling van die artillerie-deskundige kolonel William Congreve gewek. Congreve het vuurpyle begin ontwerp vir gebruik deur die Britse soldate. Die Congreve-wapens is met groot sukses in gevegte aangewend.
Maar selfs hy kon vuurpyle nie akkurater maak as dié van vroeër nie. Die verwoesting wat oorlogsvuurpyle aangerig het, was nie omdat hulle hul teikens so sekuur getref het nie, maar omdat so baie daarvan afgevuur is, maklik duisende tydens 'n tipiese aanslag. Regoor die wêreld het vuurpylnavorsers geëksperimenteer om maniere te vind om hul akkuraatheid te verbeter. 'n Engelsman, William Hale, het 'n tegniek ontwikkel wat tol-stabilisasie genoem word. Volgens hierdie metode tref die uitlaatgasse klein vleuels onderaan die vuurpyl, wat dit in die rondte laat tol, baie soos wat met 'n bewegende koeël gebeur. Variasies van hierdie beginsel word vandag steeds gebruik.
Vuurpyle is steeds met welslae in gevegte regoor die Europese vasteland aangewend. Maar in 'n oorlog teen Pruise het die Oostenrykse vuurpylbrigade hul moses teengekom teen pasontwerpte skietwapens. Agterlaaier-kanonne met lope en plofkoppe was veel doeltreffender oorlogswapens as die beste vuurpyle. Nogmaals is vuurpyle tot vredes­tydse gebruike gerelegeer.