К важнейшим открытиям и достижениям физики, использованным при создании современной ракетной техники, следует отнести глубокую разработку вопросов аэродинамики, газовой динамики и ракетодинамики. В настоящее время эти научные направления — уже самостоятельные, чрезвычайно сложные и объемистые науки, имеющие много разветвлений. Но принципиально все они относятся к физическим наукам, их основы закладываются в механике, разделе физики, изучающем простейшее из всех форм движения — механическое движение.
Без развития аэродинамики было бы немыслимо создание современных боевых самолетов и крылатых ракет. Развитие реактивной авиации стало возможным благодаря появлению газовой динамики, основы аэродинамики больших скоростей и теории реактивных двигателей. Основоположник ее — выдающийся русский ученый академик С. А. Чаплыгин. Еще в 1902 г. он установил основные зависимости для движения газов с большими дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями. Результаты достижений газовой динамики нашли практическое применение при создании современной реактивной авиации и ракетной техники.
Скорости полета современных военных самолетов сейчас в 2–3 раза превышают скорость распространения звука. Но, как выяснилось, и это не предел. Дальнейшее увеличение скорости полета вызвало появление новой ветви аэродинамики — гиперзвуковой аэродинамики. Эта наука позволит обстоятельно изучить движение газа с большими сверхзвуковыми скоростями. Военное использование гиперзвуковой аэродинамики, по-видимому, приведет к созданию новых летательных аппаратов. Как считают за рубежом, они могут явиться новыми совершенными носителями ядерного оружия, а также мощными средствами противосамолетной и противоракетной обороны.
Полеты баллистических ракет и космических аппаратов на высотах 100–150 им в сильно разреженной атмосфере потребовали тщательного изучения законов движения летательных аппаратов в условиях, когда молекулы газа имеют большую длину свободного пробега, исчисляемую сотнями метров и даже несколькими километрами. Не случайно в настоящее время быстро — развивается экспериментальная и теоретическая аэродинамика сильно разреженных газов. Она позволяет рассчитывать параметры движения баллистических ракет при движении их в конце активного участка траектории и при входе в атмосферу, исследовать законы движения орбитальных самолетов, помогает более точно определять время существования космических аппаратов на орбите.
При движении ракет и других летательных аппаратов с большими скоростями в атмосфере, даже разреженной, возникают чрезвычайно высокие температуры, которые приводят к сильному нагреву стенок аппарата. Проблема «кинетического» нагрева весьма остра в авиации и ракетной технике. Необходимо изыскивать новые материалы и покрытия, способные выдерживать высокие температуры. Изучение движения тел при очень высоких температурах нагрева показало, что в так называемом пограничном слое (тонкий слой воздуха у стенок летательного аппарата) возникают электромагнитные явления, которые также необходимо учитывать. Исследованием электромагнитных явлений в пограничном слое занимается новая ветвь аэродинамики — магнитогидродинамика.
И наконец, о ракетодинамике. Основы ее создал выдающийся русский ученый К. Э. Циолковский. В своей знаменитой работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» (1903 г.) великий ученый установил основные законы движения ракет, вывел свою знаменитую формулу для расчета скорости многоступенчатой ракеты. В настоящее время это «настольная» формула для любого специалиста по ракетной технике. В результате развития аэродинамики, ракетодинамики и других направлений физики, использования достижений химии, радиоэлектроники, металлургии, приборостроения и оказалось возможным создать образцы военной ракетной техники. В настоящее время это важнейшая система вооружения.
Для этого вида оружия характерна высокая боевая эффективность во всем диапазоне дальностей, начиная от нескольких десятков и кончая несколькими сотнями километров. Ракеты оперативно-тактического назначения надежны в эксплуатации, не требуют много времени для подготовки к пуску. Они могут нести и ядерные заряды. Это открывает широкие возможности для поражения ядерными ударами любых объектов противника на поле боя. Точность наведения ракет сегодня такова, что ракета, пролетев свыше 12 тыс. км, отклоняется от заданной точки не более одного километра.