V2 - rakieta na bimber

Rakieta V2: Historia, konstrukcja i sekrety paliwa – podróż od wojny do kosmosu

Oficjalnie Vergeltungswaffe 2 (Broń Odwetowa 2) lub A4 (Aggregat 4), to ikona technologii II wojny światowej i kamień milowy w historii astronautyki. Stworzona pod kierownictwem Wernhera von Brauna w nazistowskich Niemczech, była pierwszą rakietą balistyczną dalekiego zasięgu, która nie tylko siała terror w Europie, ale także zapoczątkowała erę lotów kosmicznych. W tym artykule zgłębimy jej historię, szczegółową konstrukcję, dane techniczne oraz tajemnice paliwa – etanolu i wody – które napędzały tę machinę. Przyjrzymy się także procesom produkcji etanolu w realiach wojennych i porównamy go z metanolem, odpowiadając na pytanie, dlaczego wybrano ten alkohol.

Historia V2: Od marzeń o kosmosie do narzędzia wojny

Początki i rozwój

Historia V2 sięga lat 20. i 30. XX wieku, kiedy Niemcy, ograniczeni traktatem wersalskim w rozwoju artylerii, zwrócili się ku eksperymentom rakietowym. Wernher von Braun, młody inżynier zafascynowany kosmosem, dołączył do programu wojskowego w 1932 roku. Początkowo prace prowadzono w Kummersdorf, ale w 1937 roku przeniesiono je do tajnego ośrodka w Peenemünde na wyspie Uznam. Tam powstała seria rakiet Aggregat, z których A4 – przyszła V2 – okazała się przełomem.

Kluczowy moment nadszedł 3 października 1942 roku, gdy V2 po raz pierwszy wzbiła się na wysokość 84,5 km podczas testowego lotu. Choć nie przekroczyła wtedy linii Kármána (100 km, uznawanej za granicę przestrzeni kosmicznej), późniejsze loty – osiągające nawet 188 km – uczyniły ją pierwszym obiektem ludzkiej konstrukcji, który dotarł w kosmos. Sukces ten był owocem lat eksperymentów, od prymitywnych A1 i A2 po bardziej zaawansowane A3.

Produkcja i użycie bojowe

Seryjna produkcja V2 ruszyła w 1943 roku w podziemnych fabrykach, takich jak Mittelwerk w Górach Harzu. Warunki były dramatyczne – tysiące więźniów obozów koncentracyjnych, w tym z Dora-Mittelbau, pracowało przy montażu w nieludzkich warunkach. Do końca wojny wyprodukowano około 5200 rakiet.

Debiut bojowy V2 miał miejsce 8 września 1944 roku, gdy rakieta uderzyła w Paryż, a wkrótce potem w Londyn. Niemcy wystrzelili łącznie około 3000 V2, głównie przeciwko Wielkiej Brytanii (Londyn) i Belgii (Antwerpia). Zasięg 320-350 km i naddźwiękowa prędkość (do 5 760 km/h) czyniły ją niewykrywalną dla ówczesnej obrony – wybuch następował przed dźwiękiem jej nadejścia. Zabiła około 9000 osób i raniła dziesiątki tysięcy, ale jej celność (rozrzut 4-5 km) i koszt produkcji (równowartość kilku czołgów Panther) ograniczyły jej strategiczne znaczenie.

Dziedzictwo

Po wojnie V2 stała się łupem aliantów. W ramach operacji Paperclip Wernher von Braun i ponad 100 niemieckich naukowców trafiło do USA, gdzie ich wiedza przyczyniła się do rozwoju rakiet Saturn V programu Apollo. ZSRR również przejął technologię, tworząc własne pociski balistyczne. V2, choć broń, otworzyła drzwi do ery kosmicznej.

Konstrukcja V2: Inżynieria na najwyższym poziomie

V2 była jednostopniową rakietą balistyczną napędzaną paliwem płynnym. Oto jej szczegółowa budowa:

Kadłub

• Długość: 14 metrów.
• Średnica: 1,65 metra.
• Masa startowa: 12 500 kg.
• Wykonany ze stali i aluminium, aerodynamicznie ukształtowany do lotu naddźwiękowego. Cztery stateczniki na dole stabilizowały trajektorię w atmosferze.

Silnik rakietowy

• Typ: Silnik na paliwo płynne.
• Ciąg: 25 ton (245 kN) przy starcie.
• Czas pracy: Ok. 65 sekund.
• Paliwo: Mieszanka 75% etanolu i 25% wody (B-Stoff, 3 800 kg).
• Utleniacz: Ciekły tlen (A-Stoff, 4 900 kg).
• Silnik był chłodzony regeneracyjnie – część paliwa przepływała przez podwójne ścianki dyszy, odbierając ciepło. Temperatura w komorze spalania sięgała 2 500–3 000°C, a gazy wylotowe osiągały prędkość 2 000–2 500 m/s.

System naprowadzania

• Wyposażona w żyroskopowy system inercyjny – jeden z pierwszych w historii.
• Sterowanie odbywało się za pomocą sterów gazodynamicznych (w strumieniu spalin) i aerodynamicznych (na statecznikach).
• Brak korekcji w locie sprawiał, że celność była niska – średni błąd kołowy (CEP) wynosił 4-5 km.

Głowica bojowa

• Masa: 1000 kg.
• Materiał: Amatol (mieszanka trotylu i azotanu amonu).
• Siła wybuchu: Odpowiednik 910 kg TNT.
• Umiejscowiona w przedniej części, za zbiornikiem tlenu.

Zbiorniki paliwa

• Zbiornik na ciekły tlen (LOX) znajdował się blisko przodu rakiety, co pomagało w wyważeniu.
• Zbiornik na etanol z wodą był poniżej. Ciekły tlen przechowywano w temperaturze -183°C, co wymagało szybkiego tankowania przed startem.

Dane taktyczno-techniczne

• Zasięg: 320-350 km (zależny od obciążenia).
• Maksymalna wysokość lotu: 88-100 km (w rekordowych lotach do 188 km).
• Prędkość maksymalna: 5 760 km/h (1,6 km/s, Mach 5); przy uderzeniu spadała do 2 880 km/h (Mach 2,5).
• Masa startowa: 12 500 kg (w tym 8 700 kg propelentu).
• Czas przygotowania: Kilka godzin (tankowanie i ustawienie).
• Celność: CEP 4-5 km.
• Produkcja: Ok. 5 200 sztuk.

Paliwo V2: Etanol i woda pod lupą

Ile paliwa mieściła rakieta?

• Ciekły tlen: 4 900 kg.
• Mieszanka etanolu z wodą: 3 800 kg (2 850 kg etanolu, 950 kg wody).
• Całkowita waga paliwa: 8 700 kg.

Czym jest etanol?

Etanol (C₂H₅OH) to organiczny związek chemiczny, znany jako alkohol etylowy – ten sam, który pijemy w winie czy wódce. W V2 był techniczny, produkowany z ziemniaków, o gęstości 0,79 g/cm³ i temperaturze wrzenia 78,37°C. Spala się z tlenem, tworząc CO₂ i H₂O (C₂H₅OH + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O), dostarczając energii o wartości 26,8 MJ/kg.

Dlaczego etanol, a nie metanol?

Metanol (CH₃OH) – prostszy alkohol – był rozważany, ale odrzucony:

• Energia: Metanol daje 19,9 MJ/kg, mniej niż etanol.
• Toksyczność: Jest trujący (10-30 ml powoduje ślepotę, 50-100 ml śmierć), co komplikuje obsługę.
• Dostępność: Etanol łatwiej produkować z biomasy (ziemniaki, zboża) niż metanol syntetycznie w warunkach wojennych.

Rola wody w paliwie

Woda (25% mieszanki) nie była przypadkowa. W komorze spalania:

1. Odparowanie: Przy 2 500–3 000°C zamieniała się w parę, pochłaniając ciepło i chroniąc silnik.
2. Mieszanie z gazami: Łączyła się z produktami spalania etanolu, wychodząc przez dyszę jako para wodna.
3. Wpływ na wydajność: Obniżała temperaturę spalin, zmniejszając ryzyko przegrzania, choć kosztem nieznacznej utraty energii. 

Czy woda się rozkładała?

Rozkład H₂O na H₂ i O₂ (termoliza) wymaga temperatur powyżej 2 500–3 000°C, a pełny rozpad – ponad 3 500°C. W V2 rozkład był minimalny (poniżej 1%), więc woda pozostawała głównie parą w gazach wylotowych, tworząc smugi kondensacyjne w atmosferze.

Przemysłowa produkcja etanolu w czasach V2

W III Rzeszy etanol wytwarzano metodą fermentacji biologiczną, korzystając z dostępnych surowców rolnych.

Surowce

• Ziemniaki, czasem zboża (żyto, pszenica).
• Niemcy miały ograniczone zasoby ropy, więc biomasa była kluczowa.

Proces krok po kroku

1. Przygotowanie:
• Ziemniaki gotowano i rozdrabniano.
• Skrobię rozkładano na cukry proste (glukozę) enzymami (amylaza) w procesie hydrolizy.
2. Fermentacja:
• Brzeczkę (cukry z wodą) mieszano z drożdżami (Saccharomyces cerevisiae).
• W temperaturze 25–35°C przez 24–72 godziny drożdże zamieniały glukozę w etanol i CO₂ (C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂).
• Stężenie etanolu wynosiło 10-15%.
3. Destylacja:
• Mieszaninę podgrzewano w kolumnach destylacyjnych.
• Etanol odparowywał przy 78,37°C, osiągając stężenie 75% – celowo nie oczyszczano go dalej, bo woda była potrzebna w paliwie V2.
4. Logistyka:
• Produkcja odbywała się w gorzelniach przystosowanych do celów militarnych.
• Z 1 tony ziemniaków uzyskiwano 100–120 litrów etanolu (80–95 kg).

Realia wojenne

Proces wspierała niewolnicza praca więźniów, np. w Mittelwerk. Produkty uboczne – wywar gorzelniany – używano jako paszę, a CO₂ czasem zbierano. Skala była ogromna – tysiące ton etanolu zasiliły V2.

Współczesność

Dziś bioetanol produkuje się z kukurydzy (USA) czy trzciny cukrowej (Brazylia), z nowoczesnymi enzymami i drożdżami GMO, osiągając wyższą wydajność. Syntetyczny etanol z etylenu (C₂H₄ + H₂O) jest alternatywą, ale mniej popularną.

Wpływ i znaczenie V2

V2 nie zmieniła losów wojny – jej koszt (ok. 40 000 marek za sztukę) przewyższał efekty militarne. Jednak jej wpływ na technologię był ogromny:

• Psychologiczny terror: Naddźwiękowa prędkość czyniła ją niewykrywalną.
• Technologiczny przełom: System naprowadzania i silnik płynny stały się wzorcem dla pocisków ICBM i rakiet kosmicznych.
• Dziedzictwo kosmiczne: Bez V2 nie byłoby Apollo 11 czy współczesnych satelitów.

Podsumowanie

Rakieta V2 to połączenie geniuszu inżynieryjnego i mrocznej historii. Napędzana etanolem z ziemniaków, z wodą jako strażnikiem silnika, była pomostem między wojną a kosmosem. Jej konstrukcja, choć prymitywna w porównaniu do dzisiejszych standardów, zrewolucjonizowała technologię.

---