Από τη Γη στη Σελήνη: Το χρονικό ενός μεγάλου ταξιδιού

ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΩΝ ΠΥΡΑΥΛΩΝ: ΑΠΟ ΤΗ ΓΗ ΣΤΗ ΣΕΛΗΝΗ 4

Στις αρχές του 20ου αιώ­να ένας Ρώσος δάσκα­λος, ένας Αμε­ρι­κα­νός φυσι­κός από τη Μασα­χου­σέ­τη, ένας Γερ­μα­νός φυσι­κός από την Τραν­συλ­βα­νία και ένας Παρι­ζιά­νος μηχα­νι­κός έθε­σαν τις βάσεις της σύγ­χρο­νης πυραυ­λι­κής, στη­ρι­ζό­με­νοι στους ώμους του Ισα­άκ Νεύ­τω­να (1643−1727), ο οποί­ος είχε ήδη θεμε­λιώ­σει θεω­ρη­τι­κά την αρχή λει­τουρ­γί­ας των πυραύ­λων, 300 και πλέ­ον χρό­νια νωρί­τε­ρα, με την δημο­σί­ευ­ση του έργου του με τίτλο Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ενός από τα κορυ­φαία επι­στη­μο­νι­κά συγ­γράμ­μα­τα όλων των επο­χών.

Και πραγ­μα­τι­κά οι θεω­ρη­τι­κές βάσεις που εξη­γού­σαν την αρχή λει­τουρ­γί­ας της προ­ώ­θη­σης των πυραύ­λων μέσα από την δια­τύ­πω­ση του νόμου δρά­σης-αντί­δρα­σης, τέθη­καν, μετα­ξύ άλλων, στις 5 Ιου­λί­ου 1687 με την δημο­σί­ευ­ση του βιβλί­ου του Νεύ­τω­να για τις «Μαθη­μα­τι­κές Αρχές της Φυσι­κής Φιλο­σο­φί­ας». Στο κορυ­φαίο αυτό επι­στη­μο­νι­κό πόνη­μα, ο Νεύ­τω­νας περιέ­γρα­φε την βαρύ­τη­τα και τους τρεις νόμους της κίνη­σης των σωμά­των, κατορ­θώ­νο­ντας παράλ­λη­λα μέσα από αυτή του την θεώ­ρη­ση να κατα­λή­ξει στους νόμους του Κέπλερ, οι οποί­οι περιέ­γρα­φαν την κίνη­ση των πλα­νη­τών. Έτσι ο Νεύ­τω­νας ήταν ο πρώ­τος επι­στή­μο­νας που κατά­φε­ρε να απο­δεί­ξει ότι η κίνη­ση των σωμά­των στη Γη και των ουρά­νιων σωμά­των στο Σύμπαν περι­γρά­φο­νται από τους ίδιους φυσι­κούς νόμους. O νόμος δρά­σης-αντί­δρα­σης, ο τρί­τος από τους θεμε­λιώ­δεις νόμους της κίνη­σης του Νεύ­τω­να, ορί­ζει ότι σε κάθε δύνα­μη αντι­στοι­χεί μια δύνα­μη αντί­δρα­σης, ίσης έντα­σης και αντί­θε­της φοράς, και προ­κύ­πτει στην ουσία από την αρχή της δια­τή­ρη­σης της ορμής, του φυσι­κού εκεί­νου μεγέ­θους που ορί­ζε­ται ως το γινό­με­νο της μάζας ενός σώμα­τος επί την ταχύ­τη­τά του.

Αξί­ζει εδώ να κάνου­με μια μικρή παρέν­θε­ση, για­τί η πρώ­τη πρα­κτι­κή επί­δει­ξη του νόμου δρά­σης-αντί­δρα­σης είχε ήδη παρου­σια­στεί από το 360 π.Χ. από τον φιλό­σο­φο και μαθη­μα­τι­κό Αρχύ­τα (428 π.Χ.-347 π.Χ.). Ο Αρχύ­τας κατα­σκεύ­α­σε ένα κού­φιο πήλι­νο περι­στέ­ρι, το οποίο γέμι­σε με νερό και στε­ρέ­ω­σε στη συνέ­χεια με σκοι­νιά πάνω από μία φωτιά. Καθώς το νερό θερ­μαί­νο­νταν, παρή­γα­γε ατμό και το περι­στέ­ρι μπο­ρού­σε να «πετά­ξει» καθώς ο ατμός ξέφευ­γε από τις τρύ­πες, που είχε δια­νοί­ξει στο σώμα του περι­στε­ριού ο ευφυ­ής εφευ­ρέ­της. Ο Αρχύ­τας δεν θα μπο­ρού­σε, φυσι­κά, να φαντα­στεί ποτέ ότι η ίδια θεμε­λιώ­δης φυσι­κή αρχή που ωθού­σε το περι­στέ­ρι του να πετά­ξει θα μετέ­φε­ρε μια μέρα τον άνθρω­πο στο Φεγ­γά­ρι.

Ξανα­πιά­νο­ντας το νήμα της ιστο­ρί­ας μας θα πρέ­πει να διευ­κρι­νί­σου­με εξαρ­χής τι συμ­βαί­νει από φυσι­κής άπο­ψης όταν ένα σώμα εκτο­ξεύ­ε­ται από το έδα­φος, αλλά και τι είναι αυτό που κρα­τά ένα δορυ­φό­ρο σε τρο­χιά χωρίς να πέφτει στο έδα­φος. Και δεν υπάρ­χει καλύ­τε­ρος τρό­πος να το κάνου­με αυτό από να διη­γη­θού­με το νοη­τι­κό πεί­ρα­μα που ο ίδιος ο Νεύ­τω­νας μελέ­τη­σε 300 και πλέ­ον χρό­νια πριν. Ο Νεύ­τω­νας λοι­πόν φαντά­στη­κε ένα πολύ ψηλό βου­νό του οποί­ου η κορυ­φή έφτα­νε πάνω από την Γήι­νη ατμό­σφαι­ρα έτσι ώστε το νοη­τι­κό του πεί­ρα­μα να μην εμπο­δί­ζε­ται από την αντί­στα­ση του αέρα. Στην κορυ­φή του βου­νού τοπο­θέ­τη­σε ένα μεγά­λο κανό­νι, έτσι ώστε κάθε μπά­λα που εκσφεν­δό­νι­ζε να ακο­λου­θεί δια­φο­ρε­τι­κές πορεί­ες ανά­λο­γα με την αρχι­κή ταχύ­τη­τα που της προ­σέ­δι­δε η δύνα­μη εκτό­ξευ­σής της.

Στην περί­πτω­ση, που η αρχι­κή ταχύ­τη­τα του βλή­μα­τος είναι πολύ χαμη­λή, η δύνα­μη της βαρύ­τη­τας εξα­να­γκά­ζει το βλή­μα να ακο­λου­θή­σει μια καμπύ­λη πορεία και να χτυ­πή­σει εντέ­λει το έδα­φος σε μικρή από­στα­ση από το βου­νό. Αν όμως χρη­σι­μο­ποι­ή­σου­με μεγα­λύ­τε­ρη ποσό­τη­τα πυρί­τι­δας για να προσ­δώ­σου­με μεγα­λύ­τε­ρη αρχι­κή ταχύ­τη­τα στο βλή­μα μας, αυτό τότε θα δια­νύ­σει μεγα­λύ­τε­ρη από­στα­ση από το βου­νό, δια­γρά­φο­ντας και πάλι καμπύ­λη πορεία υπό την επί­δρα­ση της βαρύ­τη­τας. Ώσπου τελι­κά είναι δυνα­τό να προσ­δώ­σου­με στο βλή­μα την ακρι­βή αρχι­κή ταχύ­τη­τα που απαι­τεί­ται ώστε να ακο­λου­θεί καμπύ­λη πορεία, αλλά να μη φτά­νει στο έδα­φος ποτέ, δια­γρά­φο­ντας μια συνε­χή τρο­χιά γύρω από την Γη. Η τρο­χιά αυτή δεν είναι παρά μια συνε­χής πτώ­ση του βλή­μα­τος γύρω από τη Γη και οφεί­λε­ται αφ’ ενός μεν στην επί­δρα­ση της γήι­νης βαρύ­τη­τας και αφε­τέ­ρου στην μεγά­λη του αρχι­κή ταχύ­τη­τα που φτά­νει τα 28.000 χιλιό­με­τρα την ώρα. Με τον ίδιο τρό­πο τοπο­θε­τού­νται σε τρο­χιά γύρω από τη Γη τα διά­φο­ρα δια­στη­μό­πλοια και οι δορυ­φό­ροι.

Ένα δια­στη­μό­πλοιο σε τρο­χιά, με άλλα λόγια, ταξι­δεύ­ει με την απαι­τού­με­νη ταχύ­τη­τα που χρειά­ζε­ται, έτσι ώστε η καμπυ­λό­τη­τα της πορεί­ας του να ται­ριά­ζει από­λυ­τα με την καμπυ­λό­τη­τα της Γης. Αν μειώ­σου­με την ταχύ­τη­τά του έστω και λίγο η πορεία που ακο­λου­θεί θ’ αλλά­ξει, και από κυκλι­κή θα γίνει μια μακρά καμπύ­λη που θα κατα­λή­ξει τελι­κά στην επι­φά­νεια της Γης. Αυτό άλλω­στε συμ­βαί­νει και με τα δια­στη­μό­πλοια τα οποία όταν θέλουν να επι­στρέ­ψουν στη Γη πυρο­δο­τούν τις πυραυ­λι­κές τους μηχα­νές προς την κατεύ­θυν­ση που κινού­νται, “πατώ­ντας” έτσι φρέ­νο.

Ένας πύραυ­λος, λοι­πόν, προ­ω­θεί­ται καθώς η εκτό­νω­ση των αερί­ων της καύ­σης προς τα πίσω, «σπρώ­χνουν» τον πύραυ­λο μπρο­στά. Πιο ανα­λυ­τι­κά η προ­ω­θη­τι­κή δύνα­μη ενός πυραύ­λου είναι το γινό­με­νο της μάζας των αερί­ων που εκτο­νώ­νο­νται σε ένα δευ­τε­ρό­λε­πτο επί την ταχύ­τη­τα της εκτό­νω­σής τους. Προ­φα­νώς, για να ανυ­ψω­θεί ο πύραυ­λος από το έδα­φος θα πρέ­πει το βάρος του να είναι μικρό­τε­ρο από την προ­ω­θη­τι­κή δύνα­μη, ενώ η ταχύ­τη­τα με την οποία θα κινη­θεί εξαρ­τά­ται αφε­νός από την ταχύ­τη­τα εκτό­νω­σης των αερί­ων και αφε­τέ­ρου από την επο­νο­μα­ζό­με­νη σχέ­ση μάζας, δηλα­δή τη σχέ­ση ανά­με­σα στη συνο­λι­κή μάζα του πυραύ­λου κατά την στιγ­μή της εκτό­ξευ­σης και την τελι­κή μάζα του όταν όλα τα καύ­σι­μα θα έχουν εξα­ντλη­θεί. Εάν λοι­πόν από θεω­ρη­τι­κής από­ψε­ως η κατα­σκευή ενός πυραύ­λου φαί­νε­ται σχε­τι­κά απλή, στην πρά­ξη τα πράγ­μα­τα δυσκο­λεύ­ουν.

Κατ’ αρχήν, η ταχύ­τη­τα εκτό­νω­σης των αερί­ων της καύ­σης περιο­ρί­ζε­ται από το γεγο­νός ότι η χημι­κή ενέρ­γεια που απο­δί­δουν τα αέρια της καύ­σης δεν μπο­ρεί να υπερ­βεί ένα ανώ­τα­το όριο, το οποίο εξαρ­τά­ται από τον συν­δυα­σμό των καυ­σί­μων που κατά περί­πτω­ση χρη­σι­μο­ποιού­νται. Επι­πλέ­ον, η ταχύ­τη­τα εκτό­νω­σης των αερί­ων περιο­ρί­ζε­ται και από την απαί­τη­ση να δια­τη­ρη­θεί η θερ­μο­κρα­σία στα τοι­χώ­μα­τα του θαλά­μου καύ­σης και του σωλή­να εκτό­νω­σης σε ανε­κτά επί­πε­δα. Τέλος, όπως ανα­φέ­ρα­με και νωρί­τε­ρα σημα­ντι­κό ρόλο παί­ζει και η σχέ­ση μάζας του πυραύ­λου. Σε αυτόν το τομέα έχει ήδη σημειω­θεί μεγά­λη πρό­ο­δος, γεγο­νός που οφεί­λε­ται στην ανά­πτυ­ξη νέων υλι­κών, τα οποία έχουν περιο­ρί­σει σημα­ντι­κά το βάρος του σκε­λε­τού των πυραύ­λων, των κινη­τή­ρων και των δεξα­με­νών καυ­σί­μων.

Με την ανα­κά­λυ­ψη των «πολυώ­ρο­φων» πυραύ­λων, που έγι­νε αρχι­κά από τον Tsiolkovsky, δίνε­ται νέα ώθη­ση στην ανά­πτυ­ξη της πυραυ­λι­κής επι­στή­μης. Ο πολυώ­ρο­φος πύραυ­λος ουσια­στι­κά απο­τε­λεί­ται από δύο ή περισ­σό­τε­ρους πύραυ­λους, ο καθέ­νας με τον δικό του κινη­τή­ρα. Μόλις ο πρώ­τος όρο­φος εξα­ντλή­σει τα καύ­σι­μά του, απο­σπά­ται από το σύνο­λο, την ίδια στιγ­μή που πυρο­δο­τεί­ται ο δεύ­τε­ρος κ.ο.κ. Με την επι­νό­η­ση αυτή, ο πύραυ­λος απαλ­λάσ­σε­ται στα­δια­κά από το περιτ­τό βάρος κερ­δί­ζο­ντας παράλ­λη­λα σημα­ντι­κά σε ταχύ­τη­τα. Όσους μάλι­στα περισ­σό­τε­ρους ορό­φους έχει ένας πύραυ­λος τόσο μεγα­λύ­τε­ρη είναι και η τελι­κή του ταχύ­τη­τα. Στη πρά­ξη βέβαια ο αριθ­μός των ορό­φων δεν υπερ­βαί­νει τις περισ­σό­τε­ρες φορές τους 2–3 (στην περί­πτω­ση πυραύ­λων που προ­ω­θού­νται με στε­ρεά καύ­σι­μα το όριο αυξά­νε­ται στους 4–5) καθώς η απο­κόλ­λη­ση ενός ορό­φου και η πυρο­δό­τη­ση του επο­μέ­νου απαι­τεί λεπτό­τα­τους χει­ρι­σμούς, με απο­τέ­λε­σμα να αυξά­νε­ται και η πιθα­νό­τη­τα βλά­βης ανά­λο­γα με τον αριθ­μό των ορό­φων.

Μια παραλ­λα­γή του πολυώ­ρο­φου πυραύ­λου είναι ο πύραυ­λος «σε δεσμί­δα», ο οποί­ος αντί να έχει τον έναν όρο­φο πάνω από τον άλλο τους έχει συν­δε­δε­μέ­νους κολ­λη­τά τον ένα δίπλα στον άλλο. Στην πραγ­μα­τι­κό­τη­τα, κατά την κατα­σκευή και εκτό­ξευ­ση ενός πυραύ­λου θα πρέ­πει να ληφθούν υπό­ψη και μια σει­ρά από άλλους παρά­γο­ντες, όπως για παρά­δειγ­μα η μετα­βο­λή της πυκνό­τη­τας της ατμό­σφαι­ρας με το ύψος, η αντί­στα­ση του αέρα, η μετα­βο­λή της βαρυ­τι­κής έλξης που ασκεί ο πλα­νή­της μας στον πύραυ­λο ανά­λο­γα με το ύψος, ακό­μα και η διεύ­θυν­ση προς την οποία θα εκτο­ξευ­θεί ο πύραυ­λος, προ­κει­μέ­νου να επω­φε­λη­θεί από την ταχύ­τη­τα περι­στρο­φής της Γης γύρω από τον άξο­νά της.

Σε γενι­κές γραμ­μές για την προ­ώ­θη­ση των πυραύ­λων χρη­σι­μο­ποιού­νται σήμε­ρα δύο ειδών καύ­σι­μα, στε­ρε­ής και υγρής μορ­φής. Ιστο­ρι­κά, από τα πρώ­τα πυρο­τε­χνή­μα­τα και τις πρώ­τες ρου­κέ­τες εξε­λί­χθη­καν αρχι­κά οι πύραυ­λοι στε­ρε­ών καυ­σί­μων. Στα θετι­κά τους προ­σμε­τρά­ται η μεγα­λύ­τε­ρη ευκο­λία απο­θή­κευ­σης και χει­ρι­σμού, όπως επί­σης και η, τηρου­μέ­νων των ανα­λο­γιών, μειω­μέ­νη πολυ­πλο­κό­τη­τα κατα­σκευ­ής και ελέγ­χου, που τους καθι­στά περισ­σό­τε­ρο οικο­νο­μι­κούς. Από την άλλη, οι πύραυ­λοι στε­ρε­ών καυ­σί­μων απο­δί­δουν κατά κανό­να μικρό­τε­ρη ορμή ανά μονά­δα καυ­σί­μου, ενώ και η κατα­σκευή πυραύ­λων στε­ρε­ών καυ­σί­μων με μεγά­λη σχέ­ση μάζας γίνε­ται πιο δύσκο­λη. Τέλος, τα στε­ρεά καύ­σι­μα είναι πολύ δύσκο­λο να ελεγ­χθούν από τη στιγ­μή που θα ξεκι­νή­σει η καύ­ση τους, αλλά ούτε και να στα­μα­τή­σει η λει­τουρ­γία τους προ­τού τα καύ­σι­μα κατα­να­λω­θούν εντε­λώς.

Αντι­θέ­τως, οι πύραυ­λοι υγρών καυ­σί­μων έχουν καλύ­τε­ρη από­δο­ση ορμής σε σχέ­ση με την ποσό­τη­τα των καυ­σί­μων που κατα­να­λώ­νουν, ενώ η πτή­ση τους μπο­ρεί ανά πάσα στιγ­μή να ελεγ­χθεί, ακό­μα και να στα­μα­τή­σει εντε­λώς, ή να ξεκι­νή­σει και πάλι από την αρχή. Επι­πλέ­ον, η χρή­ση υγρών καυ­σί­μων επι­τρέ­πει την κατα­σκευή πυραύ­λων με ευνοϊ­κό­τε­ρη σχέ­ση μάζας. Στα αρνη­τι­κά τους συγκα­τα­λέ­γο­νται οι μεγα­λύ­τε­ρες δυσκο­λί­ες απο­θή­κευ­σης και χει­ρι­σμού, εξαι­τί­ας της μεγά­λης τους τοξι­κό­τη­τας, των απαι­τού­με­νων υπερ­χα­μη­λών θερ­μο­κρα­σιών (στην περί­πτω­ση του υγρού οξυ­γό­νου) κλπ. Επι­πλέ­ον, η κατα­σκευή των πυραύ­λων υγρών καυ­σί­μων απαι­τεί την κατα­σκευή ιδιαί­τε­ρα ανθε­κτι­κών δεξα­με­νών καύ­σης που αυξά­νουν το κόστος κατά πολύ.

Ο Ισα­άκ Νεύ­των (1643−1727), θεμε­λί­ω­σε θεω­ρη­τι­κά την αρχή λει­τουρ­γί­ας των πυραύ­λων, με την δημο­σί­ευ­ση του έργου του με τίτλο Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, ενός από τα κορυ­φαία επι­στη­μο­νι­κά συγ­γράμ­μα­τα όλων των επο­χών.

Οι θεω­ρη­τι­κές βάσεις που εξη­γού­σαν την αρχή λει­τουρ­γί­ας της προ­ώ­θη­σης των πυραύ­λων μέσα από την δια­τύ­πω­ση του νόμου δρά­σης-αντί­δρα­σης, τέθη­καν, μετα­ξύ άλλων, στις 5 Ιου­λί­ου 1687 με την δημο­σί­ευ­ση του βιβλί­ου του Νεύ­τω­να για τις «Μαθη­μα­τι­κές Αρχές της Φυσι­κής Φιλο­σο­φί­ας». Στο κορυ­φαίο αυτό επι­στη­μο­νι­κό πόνη­μα, ο Νεύ­τω­νας περιέ­γρα­φε την βαρύ­τη­τα και τους τρεις νόμους της κίνη­σης των σωμά­των, κατορ­θώ­νο­ντας παράλ­λη­λα μέσα από αυτή του την θεώ­ρη­ση να κατα­λή­ξει στους νόμους του Κέπλερ, οι οποί­οι περιέ­γρα­φαν την κίνη­ση των πλα­νη­τών. Έτσι ο Νεύ­τω­νας ήταν ο πρώ­τος επι­στή­μο­νας που κατά­φε­ρε να απο­δεί­ξει ότι η κίνη­ση των σωμά­των στη Γη και των ουρά­νιων σωμά­των στο Σύμπαν περι­γρά­φο­νται από τους ίδιους φυσι­κούς νόμους. O νόμος δρά­σης-αντί­δρα­σης, ο τρί­τος από τους θεμε­λιώ­δεις νόμους της κίνη­σης του Νεύ­τω­να, ορί­ζει ότι σε κάθε δύνα­μη αντι­στοι­χεί μια δύνα­μη αντί­δρα­σης, ίσης έντα­σης και αντί­θε­της φοράς, και προ­κύ­πτει στην ουσία από την αρχή της δια­τή­ρη­σης της ορμής, του φυσι­κού εκεί­νου μεγέ­θους που ορί­ζε­ται ως το γινό­με­νο της μάζας ενός σώμα­τος επί την ταχύ­τη­τά του.

Στο κορυ­φαίο επι­στη­μο­νι­κό πόνη­μά του, ο Νεύ­τω­νας περιέ­γρα­φε την βαρύ­τη­τα και τους τρεις νόμους της κίνη­σης των σωμά­των, κατορ­θώ­νο­ντας παράλ­λη­λα μέσα από αυτή του την θεώ­ρη­ση να κατα­λή­ξει στους νόμους του Κέπλερ, οι οποί­οι περιέ­γρα­φαν την κίνη­ση των πλα­νη­τών.

Ο Νεύ­τω­νας φαντά­στη­κε ένα πολύ ψηλό βου­νό του οποί­ου η κορυ­φή έφτα­νε πάνω από την Γήι­νη ατμό­σφαι­ρα. Στην κορυ­φή του βου­νού τοπο­θέ­τη­σε ένα μεγά­λο κανό­νι, έτσι ώστε κάθε μπά­λα που εκσφεν­δό­νι­ζε να ακο­λου­θεί δια­φο­ρε­τι­κές πορεί­ες ανά­λο­γα με την αρχι­κή ταχύ­τη­τα. Στην περί­πτω­ση, που η αρχι­κή ταχύ­τη­τα του βλή­μα­τος είναι πολύ χαμη­λή, κινού­με­νο υπό την επί­δρα­ση της βαρύ­τη­τας ακο­λου­θεί καμπύ­λη πορεία και χτυ­πά­ει το έδα­φος σε μικρή από­στα­ση από το βου­νό. Αν όμως προσ­δώ­σου­με μεγα­λύ­τε­ρη αρχι­κή ταχύ­τη­τα στο βλή­μα μας, θα δια­νύ­σει μεγα­λύ­τε­ρη από­στα­ση από το βου­νό, δια­γρά­φο­ντας και πάλι καμπύ­λη πορεία. Είναι δυνα­τό να προσ­δώ­σου­με στο βλή­μα την ταχύ­τη­τα που απαι­τεί­ται ώστε να ακο­λου­θεί καμπύ­λη πορεία, αλλά να μη φτά­νει στο έδα­φος ποτέ, δια­γρά­φο­ντας μια συνε­χή τρο­χιά γύρω από την Γη. Η τρο­χιά αυτή οφεί­λε­ται αφ’ ενός μεν στην επί­δρα­ση της γήι­νης βαρύ­τη­τας και αφε­τέ­ρου στην μεγά­λη του αρχι­κή ταχύ­τη­τα Με τον ίδιο τρό­πο τοπο­θε­τού­νται σε τρο­χιά γύρω από τη Γη τα δια­στη­μό­πλοια και οι δορυ­φό­ροι.

Η πρώ­τη πρα­κτι­κή επί­δει­ξη του νόμου δρά­σης-αντί­δρα­σης είχε ήδη παρου­σια­στεί από το 360 π.Χ. από τον φιλό­σο­φο και μαθη­μα­τι­κό Αρχύ­τα (428 π.Χ.-347 π.Χ.). Ο Αρχύ­τας κατα­σκεύ­α­σε ένα κού­φιο πήλι­νο περι­στέ­ρι, το οποίο γέμι­σε με νερό και στε­ρέ­ω­σε στη συνέ­χεια με σκοι­νιά πάνω από μία φωτιά. Καθώς το νερό θερ­μαί­νο­νταν, παρή­γα­γε ατμό και το περι­στέ­ρι μπο­ρού­σε να «πετά­ξει» καθώς ο ατμός ξέφευ­γε από τις τρύ­πες, που είχε δια­νοί­ξει στο σώμα του περι­στε­ριού ο ευφυ­ής εφευ­ρέ­της. Ο Αρχύ­τας δεν θα μπο­ρού­σε, φυσι­κά, να φαντα­στεί ποτέ ότι η ίδια θεμε­λιώ­δης φυσι­κή αρχή που ωθού­σε το περι­στέ­ρι του να πετά­ξει θα μετέ­φε­ρε μια μέρα τον άνθρω­πο στο Φεγ­γά­ρι.

Ένας πύραυ­λος, λοι­πόν, προ­ω­θεί­ται καθώς η εκτό­νω­ση των αερί­ων της καύ­σης προς τα πίσω, «σπρώ­χνουν» τον πύραυ­λο μπρο­στά. Πιο ανα­λυ­τι­κά η προ­ω­θη­τι­κή δύνα­μη ενός πυραύ­λου είναι το γινό­με­νο της μάζας των αερί­ων που εκτο­νώ­νο­νται σε ένα δευ­τε­ρό­λε­πτο επί την ταχύ­τη­τα της εκτό­νω­σής τους. Προ­φα­νώς, για να ανυ­ψω­θεί ο πύραυ­λος από το έδα­φος θα πρέ­πει το βάρος του να είναι μικρό­τε­ρο από την προ­ω­θη­τι­κή δύνα­μη, ενώ η ταχύ­τη­τα με την οποία θα κινη­θεί εξαρ­τά­ται αφε­νός από την ταχύ­τη­τα εκτό­νω­σης των αερί­ων και αφε­τέ­ρου από την επο­νο­μα­ζό­με­νη σχέ­ση μάζας, δηλα­δή τη σχέ­ση ανά­με­σα στη συνο­λι­κή μάζα του πυραύ­λου κατά την στιγ­μή της εκτό­ξευ­σης και την τελι­κή μάζα του όταν όλα τα καύ­σι­μα θα έχουν εξα­ντλη­θεί.

Με την ανα­κά­λυ­ψη των «πολυώ­ρο­φων» πυραύ­λων, που έγι­νε αρχι­κά από τον Tsiolkovsky, δίνε­ται νέα ώθη­ση στην ανά­πτυ­ξη της πυραυ­λι­κής επι­στή­μης. Ο πολυώ­ρο­φος πύραυ­λος ουσια­στι­κά απο­τε­λεί­ται από δύο ή περισ­σό­τε­ρους πύραυ­λους, ο καθέ­νας με τον δικό του κινη­τή­ρα. Μόλις ο πρώ­τος όρο­φος εξα­ντλή­σει τα καύ­σι­μά του, απο­σπά­ται από το σύνο­λο, την ίδια στιγ­μή που πυρο­δο­τεί­ται ο δεύ­τε­ρος κ.ο.κ. Με την επι­νό­η­ση αυτή, ο πύραυ­λος απαλ­λάσ­σε­ται στα­δια­κά από το περιτ­τό βάρος κερ­δί­ζο­ντας παράλ­λη­λα σημα­ντι­κά σε ταχύ­τη­τα. Όσους μάλι­στα περισ­σό­τε­ρους ορό­φους έχει ένας πύραυ­λος τόσο μεγα­λύ­τε­ρη είναι και η τελι­κή του ταχύ­τη­τα. Στη πρά­ξη βέβαια ο αριθ­μός των ορό­φων δεν υπερ­βαί­νει τις περισ­σό­τε­ρες φορές τους 2–3 (στην περί­πτω­ση πυραύ­λων που προ­ω­θού­νται με στε­ρεά καύ­σι­μα το όριο αυξά­νε­ται στους 4–5) καθώς η απο­κόλ­λη­ση ενός ορό­φου και η πυρο­δό­τη­ση του επο­μέ­νου απαι­τεί λεπτό­τα­τους χει­ρι­σμούς, με απο­τέ­λε­σμα να αυξά­νε­ται και η πιθα­νό­τη­τα βλά­βης ανά­λο­γα με τον αριθ­μό των ορό­φων.

Με την ανα­κά­λυ­ψη των «πολυώ­ρο­φων» πυραύ­λων, που έγι­νε αρχι­κά από τον Tsiolkovsky, δίνε­ται νέα ώθη­ση στην ανά­πτυ­ξη της πυραυ­λι­κής επι­στή­μης. Ο πολυώ­ρο­φος πύραυ­λος ουσια­στι­κά απο­τε­λεί­ται από δύο ή περισ­σό­τε­ρους πύραυ­λους, ο καθέ­νας με τον δικό του κινη­τή­ρα. Μόλις ο πρώ­τος όρο­φος εξα­ντλή­σει τα καύ­σι­μά του, απο­σπά­ται από το σύνο­λο, την ίδια στιγ­μή που πυρο­δο­τεί­ται ο δεύ­τε­ρος κ.ο.κ. Με την επι­νό­η­ση αυτή, ο πύραυ­λος απαλ­λάσ­σε­ται στα­δια­κά από το περιτ­τό βάρος κερ­δί­ζο­ντας παράλ­λη­λα σημα­ντι­κά σε ταχύ­τη­τα. Όσους μάλι­στα περισ­σό­τε­ρους ορό­φους έχει ένας πύραυ­λος τόσο μεγα­λύ­τε­ρη είναι και η τελι­κή του ταχύ­τη­τα. Στη πρά­ξη βέβαια ο αριθ­μός των ορό­φων δεν υπερ­βαί­νει τις περισ­σό­τε­ρες φορές τους 2–3 (στην περί­πτω­ση πυραύ­λων που προ­ω­θού­νται με στε­ρεά καύ­σι­μα το όριο αυξά­νε­ται στους 4–5) καθώς η απο­κόλ­λη­ση ενός ορό­φου και η πυρο­δό­τη­ση του επο­μέ­νου απαι­τεί λεπτό­τα­τους χει­ρι­σμούς, με απο­τέ­λε­σμα να αυξά­νε­ται και η πιθα­νό­τη­τα βλά­βης ανά­λο­γα με τον αριθ­μό των ορό­φων.

Μια παραλ­λα­γή του πολυώ­ρο­φου πυραύ­λου είναι ο πύραυ­λος «σε δεσμί­δα», ο οποί­ος αντί να έχει τον έναν όρο­φο πάνω από τον άλλο τους έχει συν­δε­δε­μέ­νους κολ­λη­τά τον ένα δίπλα στον άλλο.

Σε γενι­κές γραμ­μές για την προ­ώ­θη­ση των πυραύ­λων χρη­σι­μο­ποιού­νται σήμε­ρα δύο ειδών καύ­σι­μα, στε­ρε­ής και υγρής μορ­φής. Ιστο­ρι­κά, από τα πρώ­τα πυρο­τε­χνή­μα­τα και τις πρώ­τες ρου­κέ­τες εξε­λί­χθη­καν αρχι­κά οι πύραυ­λοι στε­ρε­ών καυ­σί­μων. Στα θετι­κά τους προ­σμε­τρά­ται η μεγα­λύ­τε­ρη ευκο­λία απο­θή­κευ­σης και χει­ρι­σμού, όπως επί­σης και η, τηρου­μέ­νων των ανα­λο­γιών, μειω­μέ­νη πολυ­πλο­κό­τη­τα κατα­σκευ­ής και ελέγ­χου, που τους καθι­στά περισ­σό­τε­ρο οικο­νο­μι­κούς.

Οι πύραυ­λοι υγρών καυ­σί­μων έχουν καλύ­τε­ρη από­δο­ση ορμής σε σχέ­ση με την ποσό­τη­τα των καυ­σί­μων που κατα­να­λώ­νουν, ενώ η πτή­ση τους μπο­ρεί ανά πάσα στιγ­μή να ελεγ­χθεί, ακό­μα και να στα­μα­τή­σει εντε­λώς, ή να ξεκι­νή­σει και πάλι από την αρχή. Επι­πλέ­ον, η χρή­ση υγρών καυ­σί­μων επι­τρέ­πει την κατα­σκευή πυραύ­λων με ευνοϊ­κό­τε­ρη σχέ­ση μάζας.