Pas op! Waterraket 300 km/u

Voor onderhoudende experimenten heb je niet per se een groot laboratorium nodig. Een raket knutsel je zo in elkaar, met een petfles, een kurk en een fietspomp. En hárd dattie gaat!

Een raket kan niet vliegen in de ruimte. Punt. Buiten de dampkring is niks waar een raket zich tegen kan afzetten en wie daar anders over denkt is een enorme oen, aldus de New York Times in een commentaar op 13 januari 1920. Het stuk volgde op een artikel over ruimtevaartpionier Robert Goddard (1882 – 1945) die beweerde dat mensen op een dag naar de Maan zouden vliegen. Belachelijk!

Toegegeven: Goddards idee voor een maanraket was redelijk gewaagd. In de vroege jaren twintig was het al knap als een raket tien meter vloog. Door te fantaseren over een ruimtereis van bijna 400.000 kilometer naar de maan – en dezelfde afstand weer terug – vroeg hij nogal wat van het voorstellingsvermogen van zijn publiek. De Times zette Goddard stevig op z’n nummer: “Professor Goddard […] does not know the relation between action and reaction; [rockets] need to have something better than a vacuum against which to react. Of course he only seems to lack the knowledge ladled out daily in high schools.”

Jammer dat de redactie van de New York Times Newtons derde wet (“Actie = min reactie”) wel een beetje, maar niet helemaal begreep. De actie van een raket (heet, brandend gas uitstoten) zorgt voor een reactie (vooruit vliegen) waarbij de atmosfeer geen enkele rol speelt. Anders gezegd: als je vanaf je skateboard een bowlingbal wegslingert, ga je wel bewegen, maar niet omdat de bowlingbal zich afzet tegen de lucht.

De redactie van de Times had het allemaal zelf kunnen uitproberen. Je eigen raketexperiment bouw je met niet veel meer dan afval: een stukje aluminium buis (ø 8 mm), aquariumslang (ø 12 mm), een wielrenventiel, een paar houten balkjes, een PET-fles en een kurk. De constructie is eigenlijk vrij recht-toe recht-aan: kurk, balk, gat boren, buis door kurk en balk, slang aansluiten, ventiel erin, klaar.

Twee dingen om rekening mee te houden: boor de gaten in de kurk en in de balkjes van je lanceerplatform zo recht mogelijk en maak het platform zo stabiel mogelijk, anders vliegt straks je fles alle kanten op. Zorg verder dat je op de aansluitingen van de slang op het ventiel en de aluminiumbuis een slangklem zet, anders kunnen ze onder hoge druk losschieten.

Zoek een leeg weiland, vul de fles voor een derde met water, druk de kurk erin en zet het platform op een vlakke plek. Gebruik een fietspomp – eventueel met een tussenstukje voor het wielrenventiel – om de fles op druk te brengen. Na een keer of dertig, veertig pompen schiet de fles als een raket omhoog.

Het tijdschrift The Physics Teacher (vol. 33, p 150- 157, te vinden via de UB) publiceerde in 1995 de formule voor het berekenen van de snelheid en maximale hoogte van een waterraket. Een tweeliterfles met een druk van 5500 mbar (550 kPa, 80 psi) gaat binnen een tiende seconde bijna 300 kilometer per uur. Je bent gewaarschuwd: blijf uit de buurt van een waterraket die onder druk staat. Als de fles blijft steken op het platform, ga dan niet lopen frunniken maar laat de druk via het ventiel ontsnappen.

Goddard trok zich na een mislukte lancering in 1929 (“Moon rocket misses target by 238,799 ½ miles”, aldus de krant) terug in de woestijn van New Mexico. Daar sleutelde hij tot zijn dood raketten in elkaar, ver van bemoeizuchtige journalisten.

Op 17 juli 1969, terwijl de bemanning van de Apollo 11 onderweg was naar de maan, kwam de New York Times terug op het commentaar uit 1920: “Further investigation and experimentation have confirmed […] that a rocket can function in a vacuum as well as in an atmosphere. The Times regrets the error.”

Auteur: Ernst Arbouw