Care sunt diferitele tipuri de combustibil pentru rachete? Aflați mai multe despre combustibilul pentru rachete solid și lichid și cum s-a schimbat combustibilul pentru rachete de-a lungul timpului

Proiectarea rachetelor se referă la compromisuri: fiecare kilogram suplimentar de marfă de care are nevoie o rachetă pentru a ridica de pe suprafața Pământului necesită mai mult combustibil, în timp ce fiecare cantitate nouă de combustibil adaugă greutate rachetei. Greutatea devine un factor și mai mare atunci când încercăm să obținem o navă spațială undeva la distanță de Marte, să aterizăm acolo și să revenim din nou. În consecință, proiectanții de misiune trebuie să fie cât mai judicioși și eficienți posibil atunci când își dau seama ce să împacheteze pe o navă îndreptată spre spațiu și ce rachete să folosească.

Salt la secțiune

• 2 tipuri diferite de combustibil pentru rachete
• De ce au nevoie rachetele în afară de combustibil?
• Cum s-a schimbat combustibilul pentru rachete în timp?
• Aflați mai multe despre MasterClass-ul lui Chris Hadfield

Fostul comandant al Stației Spațiale Internaționale vă învață știința explorării spațiale și ce vă rezervă viitorul.

2 tipuri diferite de combustibil pentru rachete

Există două tipuri principale de combustibil folosit pentru a scoate rachete de pe Pământ: solid și lichid. În Statele Unite, NASA și agențiile spațiale private le folosesc pe ambele.

• Rachetele solide sunt simple și fiabile, ca o lumânare romană și, odată aprinse, nu le mai oprește: ard până se epuizează și nu pot fi strânse pentru a controla împingerea. Combustibilul solid este un compozit compus în mod obișnuit dintr-un oxidant solid (adică azotat de amoniu, dinitramidă de amoniu, perclorat de amoniu, azotat de potasiu) într-un liant polimeric (agent de legare) amestecat cu compuși energetici (adică HMX, RDX), aditivi metalici (adică beriliu, aluminiu), plastifianți, stabilizatori și modificatori ai vitezei de ardere (adică oxid de cupru, oxid de fier).
• Rachetele lichide asigură mai puțină forță brută, dar pot fi controlate, permițând astronauților să regleze viteza unei nave rachete și chiar să închidă și să deschidă supapele de combustibil pentru a opri și a porni racheta. Exemple de combustibil lichid includ oxigenul lichid (LOX); hidrogen lichid; sau tetroxid de dinitrogen combinat cu hidrazină (N2H4), MMH sau UDMH.

Propulsorii de gaz sunt folosiți ocazional în unele aplicații, dar sunt în mare măsură impracticabili pentru călătoriile spațiale. Combustibilii cu gel i-au interesat pe unii fizicieni datorită presiunii lor scăzute a vaporilor în comparație cu combustibilii lichizi. Acest lucru reduce riscul de explozie. Combustibilii gel se comportă ca un combustibil solid în depozit și ca un combustibil lichid în uz.

Pot înlocui sarea obișnuită cu sarea cușer

De ce au nevoie rachetele în afară de combustibil?

Pentru a obține un obiect în spațiu, desigur aveți nevoie de combustibil. De asemenea, aveți nevoie de oxigen pentru a arde, suprafețe aerodinamice și motoare cu gimbaling pentru a conduce, și undeva pentru ca lucrurile fierbinți să iasă pentru a oferi suficientă forță.

Combustibilul și oxigenul sunt amestecate și aprinse în interiorul motorului rachetei, apoi amestecul care explodează și arde se extinde și revarsă partea din spate a rachetei pentru a crea forța necesară pentru a o propulsa înainte. Spre deosebire de un motor de avion, care funcționează în atmosferă și, prin urmare, poate absorbi aerul pentru a se combina cu combustibilul pentru reacția de ardere, o rachetă trebuie să poată funcționa în golul spațiului, unde nu există oxigen. În consecință, rachetele trebuie să transporte nu doar combustibil, ci și propriul aport de oxigen. Când te uiți la o rachetă pe o platformă de lansare, cea mai mare parte din ceea ce vezi este pur și simplu rezervoarele de combustibil - combustibil și oxigen - necesare pentru a ajunge în spațiu.

Cum s-a schimbat combustibilul pentru rachete în timp?

Au existat puține schimbări în chimia fundamentală a combustibilului pentru rachete de la începutul zborului spațial, dar există proiecte în lucru pentru rachete mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil.

Pentru a-și îmbunătăți eficiența, rachetele trebuie să aibă mai puține pofte de combustibil, ceea ce înseamnă că combustibilul trebuie să iasă din spate cât mai repede posibil pentru a da impulsul dorit și pentru a obține același impuls. Gazul ionizat, propulsat printr-o duză de rachetă folosind un accelerator magnetic, cântărește mult mai puțin decât combustibilii tradiționali pentru rachete. Particulele ionizate sunt împinse în spatele rachetei cu o viteză incredibil de mare, care compensează greutatea mică sau masa.

Propulsia ionică funcționează bine pentru o propulsie lungă și susținută, dar, deoarece creează un impuls specific mai mic, funcționează până acum doar pe sateliți mici deja pe orbită și nu a fost extinsă pentru nave spațiale mari. Pentru a face acest lucru va fi nevoie de o sursă de energie puternică - poate nucleară sau ceva care nu a fost încă inventat.

Aflați mai multe despre explorarea spațiului în MasterClass-ul lui Chris Hadfield.

ulei de măsline virgin vs ulei de măsline

Master-class

Sugerat pentru tine

Cursuri online predate de cele mai mari minți ale lumii. Extindeți-vă cunoștințele în aceste categorii.

Predă explorarea spațiului

Predă Conservarea

Predă gândirea științifică și comunicarea

Învață știința unui somn mai bun