Katere so različne vrste raketnega goriva? Spoznajte trdna in tekoča raketna goriva in kako se je sčasoma spreminjalo raketno gorivo

Pri načrtovanju rakete gre predvsem za kompromise: vsak dodaten kilogram tovora, ki ga raketa potrebuje za dvig s površine Zemlje, zahteva več goriva, medtem ko vsak nov košček goriva doda težo raketi. Teža postane še večji dejavnik, ko poskušate dobiti vesoljsko ladjo nekje tako daleč kot Mars, tam pristati in se spet vrniti. V skladu s tem morajo biti oblikovalci misij čim bolj premišljeni in učinkoviti pri ugotavljanju, kaj spakirati na ladjo, ki je namenjena v vesolje, in katere rakete uporabiti.

Skoči na odsek

• 2 različni vrsti raketnega goriva
• Kaj še rakete potrebujejo poleg goriva?
• Kako se je sčasoma spremenilo raketno gorivo?
• Izvedite več o MasterClass Chrisa Hadfielda

Nekdanji poveljnik Mednarodne vesoljske postaje vas uči vede o raziskovanju vesolja in o prihodnosti.

2 različni vrsti raketnega goriva

Za izstrelitev raket z Zemlje obstajata dve glavni vrsti goriva: trdno in tekoče. V ZDA NASA in zasebne vesoljske agencije uporabljajo oboje.

• Trdne rakete so preproste in zanesljive, kot rimska sveča, in ko se enkrat vžgejo, jih ni več mogoče ustaviti: gorijo, dokler jih ne zmanjka, in jih ni mogoče dušiti za nadzor potiska. Trdno gorivo je sestavljena snov, ki je običajno sestavljena iz trdnega oksidanta (tj. Amonijevega nitrata, amonijevega dinitramida, amonijevega perklorata, kalijevega nitrata) v polimernem vezivu (vezivo), pomešanem z energijskimi spojinami (tj. HMX, RDX), kovinskimi dodatki (tj. (berilij, aluminij), mehčala, stabilizatorji in modifikatorji hitrosti izgorevanja (tj. bakrov oksid, železov oksid).
• Tekoče rakete zagotavljajo manj surovega potiska, vendar jih je mogoče nadzorovati, kar astronavtom omogoča uravnavanje hitrosti raketne ladje in celo zapiranje in odpiranje pogonskih ventilov za izklop in vklop rakete. Primeri tekočega goriva vključujejo tekoči kisik (LOX); tekoči vodik; ali dušikov tetroksid v kombinaciji s hidrazinom (N2H4), MMH ali UDMH.

V nekaterih aplikacijah se občasno uporabljajo plinska goriva, ki pa so v veliki meri nepraktična za vesoljska potovanja. Gelna goriva so nekatere fizike zanimala zaradi nizkega parnega tlaka v primerjavi s tekočimi gorivi. To zmanjšuje nevarnost eksplozije. Gelna goriva se obnašajo kot trdno gorivo v skladišču in kot tekoče gorivo v uporabi.

kako narediti svojo knjigo s trdimi platnicami

Kaj še rakete potrebujejo poleg goriva?

Če želite v vesolje spraviti predmet, seveda potrebujete gorivo. Za zgorevanje potrebujete tudi kisik, aerodinamične površine in motorje za krmiljenje, ki jih je treba usmerjati, in nekje, da pridejo vroče stvari, ki zagotavljajo dovolj potiska.

Gorivo in kisik se zmešata in vžgeta v raketnem motorju, nato pa se eksplodirajoča, goreča zmes razširi in izlije na zadnji del rakete, da ustvari potisk, potreben za njen potisk naprej. V nasprotju z letalskim motorjem, ki deluje v ozračju in tako lahko v zraku kombinira gorivo za reakcijo zgorevanja, mora biti raketa sposobna delovati v praznini vesolja, kjer ni kisika. Skladno s tem morajo rakete nositi ne samo gorivo, temveč tudi lastno oskrbo s kisikom. Ko pogledate raketo na lansirni ploščadi, je večina tistega, kar vidite, zgolj rezervoarji za gorivo - gorivo in kisik - potrebni za vesolje.

Kako se je sčasoma spremenilo raketno gorivo?

Od začetka vesoljskih poletov je bilo v temeljni kemiji raketnega goriva malo sprememb, v izdelavi pa obstajajo načrti za rakete z manjšo porabo goriva.

Da bi izboljšali svojo učinkovitost, morajo biti rakete manj lačne, kar pomeni, da mora gorivo čim prej priti zadaj, da doseže želeni zagon, in doseči enak potisk. Ioniziran plin, ki se poganja skozi raketno šobo z magnetnim pospeševalnikom, tehta bistveno manj kot tradicionalna raketna goriva. Ionizirani delci so potisnjeni iz zadnje strani rakete z neverjetno visoko hitrostjo, kar kompenzira njihovo majhno težo ali maso.

Ionski pogon deluje dobro pri dolgotrajnem, trajnem pogonu, toda ker ustvarja nižji specifični impulz, zaenkrat deluje le na majhnih satelitih, ki so že v orbiti, in za velike vesoljske ladje ni bil razširjen. Za to bo potreben močan vir energije - morda jedrski ali nekaj, kar še ni izumljeno.

Več o raziskovanju vesolja v MasterClass Chrisa Hadfielda.

učinek obrestnih mer je eden od

MasterClass

Predlagano za vas

Spletni tečaji, ki jih poučujejo največji svetovni umi. Razširite svoje znanje v teh kategorijah.

Uči raziskovanje vesolja

Uči varstva

Uči znanstveno razmišljanje in komuniciranje

Uči znanost o boljšem spancu