Het idee van raketaangedreven vliegtuigen ontstond in de autosport en zag zijn eerste toepassing op 11 juni 1928, de eerste vlucht van een raketaangedreven vliegtuig, de Lippisch Ente, in Duitsland. Na de Tweede Wereldoorlog, in de VS, richtte de interesse in raketaangedreven vliegtuigen zich op een beter begrip van aerodynamica in het transonische regime. Het raketvliegtuig X-1, dat tussen 1946 en 1958 vloog en in 1947 als eerste de geluidsbarrière doorbrak, leidde tot nieuwe snelheids- en hoogterecords. Het hypersonische raketaangedreven onderzoeksvliegtuig X-15, dat tussen 1959 en 1968 vloog, breidde de kennis en ervaring verder uit tot aan de rand van de ruimte, met snelheidsrecords voor bestuurde vliegtuigen die tot op de dag van vandaag standhouden. Raketvliegtuigen hebben een plaats gevonden in de huidige suborbitale commerciële ruimtevaartsector.
De eerste door een raket aangedreven pilootvlucht vond plaats op 11 juni 1928, het resultaat van een onwaarschijnlijke samenwerking tussen een automobielmagnaat, twee raketpioniers en een vliegtuigontwerper. Fritz von Opel, kleinzoon van de gelijknamige Duitse autofabrikant, dacht dat hij de reputatie van het bedrijf kon verbeteren door raketten op zijn racewagens te monteren. Hij vestigde een snelheidsrecord van 148 mijl per uur in mei 1928 met een auto uitgerust met raketten. Opel geloofde ook dat de toekomst van de luchtvaart in raketaandrijving lag. Hij werkte samen met de Duitse raketpioniers Friedrich Sander en Max Valier om zijn dromen te verwezenlijken. Opel kocht een zweefvliegtuig van Alexander Lippisch en met de hulp van Sander en Valier monteerde hij twee zwartkruitraketten op de achterkant van het vliegtuig. Omdat het zweefvliegtuig een voorwaarts canardontwerp bevatte, noemde Lippisch het Ente, Duits voor eend, aangezien canard Frans is voor eend. De eerste test op 11 juni mislukte toen de raketten niet ontstaken. Bij de tweede poging ontbrandde één raket zoals gepland, de Ente steeg op en testpiloot Fritz Stamer vloog er 4.900 voet mee voordat hij een perfecte landing maakte, waarmee de allereerste vlucht van een raketvliegtuig voltooid was. Een derde test, waarbij beide raketten werden afgevuurd, verliep niet zoals gepland, omdat één raket perfect afging maar de tweede ontplofte. Het beschadigde vliegtuig steeg op op de kracht van de enkele raket, maar omdat de stuurvlakken niet werkten en een groot deel in brand stond, ontsnapte Stamer ternauwernood met zijn leven terwijl de Ente tot as verbrandde.
De Lippisch Ente in het Deutsches Segelflugmeum - Foto: Deutsches Segelflugmuseum
Onverschrokken kocht Opel een ander zweefvliegtuig, met een meer traditionele configuratie, en installeerde 16 raketmotoren aan de achterkant. Hij noemde 's werelds eerste speciaal gebouwde raketvliegtuig de Opel RAK.1. Tijdens zijn eerste vlucht op 30 september 1929, voor een verzamelde menigte inclusief nieuwsmedia, vloog Opel er 75 seconden mee en legde een afstand af van bijna een mijl. Nadat de raketten waren uitgezet, maakte hij een harde landing, waarbij het vliegtuig matige schade opliep. Opel wendde zijn aandacht af van door raketten aangedreven vliegtuigen en slechts een paar anderen ondernamen soortgelijke pogingen in de jaren 1930. Tijdens de Tweede Wereldoorlog paste de Duitse Luftwaffe rakettechnologie toe op twee verschillende vliegtuigen. De Heinkel He 176, een experimenteel vliegtuig en het eerste dat uitsluitend werd aangedreven door een raket met vloeibare brandstof, maakte zijn eerste vlucht op 20 juni 1939. Hoewel het slechts drie maanden later officieel werd geannuleerd, kon het veel lessen leren voor latere raketaangedreven vliegtuigen, zoals de Messerschmitt Me 163 Komet interceptor, het eerste in massa geproduceerde raketaangedreven vliegtuig, dat tegen het einde van de oorlog in dienst kwam. De korte vliegtijd van de raketten beperkte het operationele nut. Japan bouwde een paar in eigen land geproduceerde exemplaren van de Me 163, de Mistubishi J8M Shūsui. Met een eerste vlucht op 7 juli 1945 zagen ze nooit gevechten.
In de Verenigde Staten begon de interesse in raketaangedreven vliegtuigen in het begin van de jaren 1940 als reactie op de aerodynamische uitdagingen die vliegtuigen begonnen te ervaren naarmate ze de geluidssnelheid (Mach 1) naderden. Het National Advisory Committee for Aeronautics (NACA), de voorloper van NASA, en de U.S. Army Air Forces (USAAF) stelden gezamenlijk voor om het luchtvaartonderzoek in het transonische gebied (Mach 0,75 tot Mach 1,2) uit te breiden. Op 16 maart 1945 tekende het Air Technical Services Command een contract met Bell Aircraft voor de bouw van drie experimentele vliegtuigen om transonische onderzoeksproblemen te onderzoeken, uiteindelijk de X-1 genoemd. Onder een apart contract ontwierp en bouwde Reaction Motors Inc. de XLR-11 raketmotor, die een mengsel van alcohol en water verbrandt met vloeibare zuurstof als oxidator, om de X-1 aan te drijven. Nadat een B-29 Superfortress bommenwerper de X-1 naar hoogte had gebracht, zette het raketvliegtuig zich af, ontstak zijn motor en voerde zijn missie uit. Bell leverde het eerste van de drie vliegtuigen, genaamd X-1-1, in december 1945 en de eerste zweefvlucht vond plaats op Pinecastle Field, Florida, op 19 januari 1946. Later dat jaar verhuisde het X-1 programma naar Muroc Field, nu Edwards Air Force Base in de Mojave woestijn van Californië. Na de levering van het tweede X-1 vliegtuig (X-1-2) kwamen de USAAF en NACA in juni 1947 een vluchtprogramma in twee fasen overeen. De luchtmacht gebruikte X-1-1 om zo snel mogelijk Mach 1 te bereiken terwijl NACA X-1-2 gebruikte om gedetailleerde studies te maken in het transonische regime. Na verschillende vluchten die hem steeds dichter bij Mach 1 brachten, bracht USAAF-piloot Charles E. "Chuck" Yeager op 14 oktober 1947 het vliegtuig naar Mach 1.06 en werd daarmee de eerste mens die de geluidsbarrière doorbrak. Op 4 maart 1948 werd NACA-piloot Herbert H. Hoover de eerste burger die de geluidsbarrière doorbrak in het X-1-2 vliegtuig. Latere vluchten in het X-1 programma, waarbij verbeterde vliegtuigen en brandstoftoevoersystemen werden gebruikt, stelden Yeager in staat om een maximale snelheid van Mach 2,44 te bereiken. De laatste vlucht van het X-1 programma vond plaats in november 1958. In totaal 27 piloten vlogen met verschillende versies van de X-1 en voltooiden 238 vluchten.
Charles E. "Chuck" Yeager en zijn Bell X-1 raketvliegtuig - Foto: NASA
Tussen 8 juni 1959 en 24 oktober 1968 maakten 12 testpiloten 199 vluchten met de X-15, een hypersonisch raketaangedreven onderzoeksvliegtuig dat gezamenlijk werd geëxploiteerd door NASA en de Amerikaanse luchtmacht. De drie X-15 vliegtuigen gebouwd door North American Aviation probeerden de kennis van aerodynamica in het hypersonische regime en op extreme hoogtes te vergroten. Net als bij de X-1 liet een B-52 Stratofortress bommenwerper de X-15 op hoogte los en de piloot ontstak de raketmotor, die werd gemaakt door Reaction Motors en watervrije ammoniak en vloeibare zuurstof verbrandde. Vluchten in het X-15 programma vestigden talrijke hoogte- en snelheidsrecords en bereikten de rand van de ruimte. William J. Knight, piloot bij de Amerikaanse luchtmacht, bereikte op 3 oktober 1967 een snelheid van 520 mijl per uur (Mach 6,7), een record dat tot op de dag van vandaag geldt voor vliegtuigen met motoraandrijving. Hoewel NASA ervoor koos om verticale raketten en capsules te gebruiken om haar bemande ruimtevaartprogramma's uit te voeren, droeg het X-15 programma bij aan het succes van de Apollo maanlandingsmissies door kritische gegevens te leveren over hoe materialen reageren op extreme omstandigheden, over aerodynamische verhitting en over de kenmerken van terugkeer in de aardatmosfeer.
Het X-15 raketvliegtuig wordt losgemaakt van de B-52 bommenwerper - Foto: NASA
Van de 12 piloten vlogen er acht een gecombineerde 13 vluchten die voldeden aan het criterium van de Amerikaanse luchtmacht voor bemande ruimtevluchten door de hoogte van 80 kilometer te overschrijden, wat hen kwalificeerde als militaire astronauten. De vijf luchtmachtpiloten verdienden onmiddellijk astronautenvleugels, terwijl de drie burgerpiloten tot 2005 moesten wachten om NASA-astronautenvleugels te verdienen. Van deze 13 vluchten voldeden er twee, gevlogen door dezelfde NASA-piloot, Joseph A. "Joe" Walker, aan het criterium voor bemande ruimtevluchten dat was opgesteld door de Fédération aéronautique internationale (FAI), of Internationale Luchtvaartfederatie, door de von Kármán-lijn te overschrijden op een hoogte van 100 kilometer. Walker bereikte een hoogte van 108 kilometer op 22 augustus 1963, de hoogste X-15 vlucht. Twee van de X-15 piloten, Neil A. Armstrong en Joe H. Engle, werden later NASA astronauten. Armstrong, geselecteerd door NASA in 1962, vloog op Gemini VIII en zette de eerste voetstappen op de maan tijdens de Apollo 11 missie, terwijl Engle, geselecteerd in 1966, het bevel voerde over spaceshuttlemissies STS-2 en STS-51I.
Raketvliegtuigen spelen een belangrijke rol in de 21e-eeuwse suborbitale commerciële ruimtevaart. SpaceShipOne, ontwikkeld door Mojave Aerospace Ventures, een samenwerking tussen vliegtuigontwerper Burt Rutan's Scaled Composites en Microsoft mede-oprichter Paul Allen, won de Ansari X-prize van 10 miljoen dollar door binnen twee weken twee suborbitale missies naar een hoogte van 100 kilometer te voltooien met hetzelfde voertuig. SpaceShipOne werd in de lucht gebracht door het White Knight draagvliegtuig van Scaled Composite en zette zijn hybride raketmotor aan om de aangewezen snelheid en hoogte te bereiken. De eerste gemotoriseerde vlucht vond plaats op 17 december 2003, de 100ste verjaardag van de eerste gemotoriseerde vlucht van de gebroeders Wright in Kitty Hawk, North Carolina, met piloot W. Brian Binnie aan het stuur. De eerste van de twee kwalificatievluchten voor de X-prijs vond plaats op 29 september 2004 met Michael W. "Mike" Melvill aan het stuur, gevolgd door de tweede vlucht op 4 oktober met Binnie aan het stuur. Omdat beide vluchten de 100-kilometerdrempel overschreden, ontvingen Melvill en Binnie de vleugels van de Amerikaanse commerciële astronauten. Rutan besloot om SpaceShipOne na de prijswinnende vlucht met pensioen te sturen en zich te concentreren op het volgende project.
Het commerciële ruimtevaartuig SpaceShipTwo - Foto: Virgin Galactic
SpaceShipTwo is ongeveer twee keer zo groot als zijn voorganger en kan tot acht mensen vervoeren - twee piloten en zes betalende passagiers - evenals nuttige ladingen voor NASA en andere betalende klanten. Net als zijn voorganger wordt SpaceShipTwo naar hoogte gebracht door een White Knight Two vliegtuig met twee rompen, waar het na het loslaten zijn hybride raketmotor ontsteekt om zijn suborbitale reis naar de ruimte te beginnen. Het eerste SpaceShipTwo voertuig, Enterprise genaamd, werd onthuld in december 2009 en maakte zijn eerste aangedreven vlucht op 29 april 2013. Dat vliegtuig stortte neer op 31 oktober 2014, waarbij een van de twee piloten om het leven kwam en de andere gewond raakte. Het tweede voertuig, Unity, maakte zijn eerste aangedreven vlucht op 5 april 2018 en zijn eerste vlucht boven de 80 kilometer op 13 december 2018. De eerste vlucht met zes mensen, waaronder Virgin Galactic-oprichter Sir Richard Branson, vond plaats op 11 juli 2021. Omdat dat gevecht afweek van zijn geplande koers, schortte de Federal Aviation Administration, het agentschap dat verantwoordelijk is voor het toezicht op commerciële ruimtevluchten, verdere SpaceShipTwo vluchten op in afwachting van een onderzoek. De vluchten werden hervat op 25 mei 2023, met opnieuw zes mensen aan boord, en er worden nog meer vluchten verwacht.
Bron: NASA
