Geimferðir
Maðurinn hefur alla tíð verið forvitinn um það sem í geimnum er
og hvernig þessi
fjarlægi heimur lítur út. Allskonar hugmyndir voru
uppi um það hvernig hægt væri að kanna geiminn svo enginn vafi væri á því hvað
leyndist þarna uppi. Sumum datt í hug að byggja nógu langan stiga svo hægt væri að
klifra upp, öðrum datt í hug að einfaldlega væri hægt að skjóta mönnum þarna
upp. Geimferðir urðu efni í margar vísindaskáldsögur. Jóhannes Kepler skrifaði
fyrstu söguna þeirrar tegundar. Vísindaskáldsagan Somnium (svefn) fjallaði um anda
sem flytja fólk frá jörðinni til tunglsins. Aðeins var hægt að fara á hinni
myrkvuðu stund er skugga ber brú á milli jarðar og mána. Í kjölfarið á þessari
sögu áttu margar eftir að koma. Cyrano de Bergerac skrifaði t.d. eina af þeim
hugvitsamari vísindaskáldsögum sem skrifaðar voru á 17 öldinni. Í bókum sínum
fór hann til tunglsins og sólarinnar og fann upp ýmsar leiðir til þess að komast til
og frá hinum ýmsu stöðum sem hann heimsótti, svo sem eldflaugar og sólknúna
þotuhreyfla. Cyrano de Bergerac vissi áreiðanlega ekki að þegar hann nefndi
eldflaugina, hafði hann rambað á einu nothæfu aðferðina til að knýja skip áfram
í lofttómi. Margir aðrir menn skrifuðu bækur sem heilluðu heiminn s.s. Júlíus
Verne (Frá jörðinni til tunglsins) og H.G. Wells (Innrásin frá Mars).
Allar þessar bækur höfðu mikil áhrif á fólk, sérstaklega sögur Júlíusar Verne og H.G. Wells. Saga Júlíusar Verne "Frá jörðinni til tunglsins" (skrifuð seint á 19 öld) var í raun eins og verkfræðileg áætlun um geimferð, þar sem horfst var í augu við tæknileg vandamál og gerð heiðarleg tilraun til að leysa þau. Eftir sögu H.G. Wells "Innrásin frá Mars", var flutt eftirminnilegt leikrit í útvarpi og þótti leikritið það trúlegt menn trúðu því að í raun væri hafin innrás frá Mars.
Árið 1783 fór fyrsti loftbelgurinn á loft með fólk sem var staðráðið í að komast til tunglsins. Fólkið komst fljótt að því að það voru takmörk sett. Eftir að hafa ferðast aðeins einn hundraðþúsundasta af leiðinni var loftið orðið kalt og fólkinu orðið erfitt um andardrátt. Nokkru hærra eða 8-10 km. yfir jörðu beið þeirra meðvitundarleysi og dauði. Vísindamenn gerðu sér grein fyrir því að það var alls ekki auðvelt að komast út í hinn lofttóma geim.
Um aldamótin síðustu var í Sovétríkjunum heyrnarlaus kennari að láta sig dreyma um himingeiminn. Hann hét Konstantín E. Tsíolkovsky, og var mikill áhugamaður um vísindi, enda þótt hann væri að mestu sjálflærður hafði hann góð tök á eðlisfræði og stærðfræði. Eftir nokkur afskipti af loftförum heillaðist hann af þeim viðfangsefnum, sem leysa þarf til að geta farið út í geiminn. Hann varð einna fyrstur til að skilja að með eldflauginni var fengið tæki til að komast burt frá jörðinni. Þegar árið 1898 hafði hann fundið þau stærðfræðilegu undirstöðulögmál sem gilda um hreyfingar eldflauga og smíði allra geimfara er byggð á.
Á meðan fyrstu flugvélarnar voru að svífa sína fyrstu metra, þá var Tsíolkovsky að hugsa um gervihnetti, sólarorku, geimbúninga og notkun jurta til að framleiða fæðu og nýtt súrefni og einnig hvernig það væri að baða sig í þyngdarlausu geimskipi. Hann gerði stórar áætlanir um landnám sólkerfisins.
Hinumegin við Atlantshafið, í Bandaríkjunum var maður að nafni Robert Goddard að hugsa um sömu hluti. Hann hafði lesið skáldsögu H.G. Wells "Innrásina frá Mars" er hann var barn og gat ekki hætt að hugsa um geiminn síðan. Hann byrjaði að hugsa um þessa hluti fyrir alvöru þegar hann var 17 ára og var að lesa eðlisfræði við Clark háskólann. Hann tók þegar að hugsa að besti kosturinn væri að nota fljótandi súrefni og vetni sem eldsneyti. Árið 1911 varð hann doktor í eðlisfræði, 28 ára að aldri. Árið 1916 bað hann Smithsonian stofnunina um styrk til að smíða tilraunaflaug. Hann fékk 5000.- dali. Fyrsta eldflaugin hans komst ekki á loft vegna eigin þyngdar og sama með þær næstu sem á eftir komu. Goddard snéri sér alfarið að smíðum eldflauga eftir þetta og fékk styrk til þessarar vinnu sinnar. Í Nýju Mexíkó reisti hann glæstan skotpall og vann að smíði eldflauga þar. Hann smíðaði tugi eldflauga og skaut þeim á loft með mismunandi árangri. Við hverja flaug uppgötvaði Goddard nýja galla og nýjar lausnir. Merkasta uppfinning hans var snúðlubúnaður sem gerði það að verkum að jafna flug flaugarinnar á lofti. Þessi búnaður skipti sköpum og með honum náði Goddard nær fullkomnum flugtökum.
Geimkönnun innifelur í sér könnun á öllu því sem finnst í geimnum allt frá geimryki upp í stærstu plánetur sólkerfisins sem og sólina sjálfa.
Á sjötta áratugnum opnaðist síðan öld geimkönnunar. Á þeim fáu árum sem hafa liðið síðan hafa ómönnuð og síðan mönnuð geimför farið út fyrir mörk andrúmslofts jarðarinnar og lent á öðrum hnöttum. Geimför hafa síðan kannað sólkerfi okkar og jafnvel farið út fyrir endamörk þess.
Þótt stutt sé síðan fyrst var farið að kanna geiminn þá er langt síðan byrjað var að þróa geimför. Löngu áður en tæknin hafði þróast til þess að hanna geimför höfðu vísindin sýnt fram á að fræðilega var þetta hægt. Lykillinn að geimkönnun lá hinsvegar í framleiðslu eldflauga, sem gerðu það mögulegt að hægt var að komast út fyrir andrúmsloft jarðarinnar. Þegar því takmarki var náð þurfti að hanna ýmis tæki til að kanna margvíslega hluti í geimnum. Slík tæki þurftu að geta kannað það sem kunni að finnast í geimnum, sem og að geta flutt upplýsingar og myndir til jarðarinnar. Til þess að menn gætu komist af í geimnum þurfti einnig að hanna sérstakan búnað sem gerði þeim kleyft að lifa í lofttæmi, þyngdarleysi og geislun.
Grunnhugmyndin að eldflaugum er sú að þegar eldsneyti brennur í flauginni þá myndast mikill þrýstingur, þessi þrýstingur ýtir flauginni frá jörðinni. Sé þessi þrýstingur nægur þá nær flaugin að yfirvinna þyngdaraflið og komast út fyrir það. Geimfar sem komið er á tiltekinn hraða í geimnum milli reikistjarnanna heldur honum og settri stefnu þar til (og ef) einhver massi (t.d. reikistjarna) togar það til sín, ef ekkert er að gert. Þá eru tveir möguleikar, annaðhvort togar massinn geimfarið alveg til sín og þá verður árekstur eða geimfarið sneiðir rétt framhjá honum og þýtur með auknum hraða í boga framhjá massanum. Þetta er samkvæmt fyrsta lögmáli Newtons.
Meirihluti eldflauganna er eldsneytistankur. Þegar hann er orðinn tómur þá þarf að losna við hann og þá er hann látinn detta af flauginni