Mitkä ovat erityyppiset rakettipolttoaineet? Lisätietoja kiinteästä ja nestemäisestä rakettipolttoaineesta ja siitä, kuinka rakettipolttoaine on muuttunut ajan myötä

Rakettisuunnittelussa on kyse kompromisseista: jokainen ylimääräinen kilopaino lastia, jonka raketti tarvitsee nostaakseen maan pinnalta, vaatii enemmän polttoainetta, kun taas jokainen uusi polttoainepitoisuus lisää raketin painoa. Painosta tulee vielä suurempi tekijä, kun yritetään saada avaruusalus jonnekin niin kauas kuin Mars, laskeutua sinne ja palata takaisin. Vastaavasti lähetyssuunnittelijoiden on oltava mahdollisimman harkittuja ja tehokkaita selvittäessään mitä pakata avaruuteen suuntautuvaan alukseen ja mitä raketteja käyttää.

Hyppää osioon

• 2 erilaista rakettipolttoainetta
• Mitä muuta raketit tarvitsevat polttoaineen lisäksi?
• Kuinka rakettipolttoaine on muuttunut ajan myötä?
• Lisätietoja Chris Hadfieldin MasterClassista

Kansainvälisen avaruusaseman entinen komentaja opettaa sinulle avaruuden etsintää ja tulevaisuutta.

2 erilaista rakettipolttoainetta

Rakettien poistamiseksi maasta käytetään kahta päätyyppiä polttoainetta: kiinteä ja nestemäinen. Yhdysvalloissa NASA ja yksityiset avaruusjärjestöt käyttävät molempia.

• Kiinteät raketit ovat yksinkertaisia ​​ja luotettavia, kuten roomalainen kynttilä, ja sytyttyään niitä ei voida pysäyttää: ne palavat, kunnes ne loppuvat, eikä niitä voida kuristaa hallita työntövoimaa. Kiinteä polttoaine on komposiitti, joka koostuu tyypillisesti kiinteästä hapettimesta (esim. Ammoniumnitraatista, ammoniumdinitramidista, ammoniumkloridista, kaliumnitraatista) polymeerisideaineessa (sideaine) sekoitettuna energisten yhdisteiden (esim. HMX, RDX), metallisten lisäaineiden (ts. beryllium, alumiini), pehmittimet, stabilointiaineet ja palamisnopeuden muokkaajat (ts. kuparioksidi, rautaoksidi).
• Nestemäiset raketit tarjoavat vähemmän raakaa työntövoimaa, mutta niitä voidaan hallita, jolloin astronautit voivat säätää rakettialuksen nopeutta ja jopa sulkea ja avata ponneventtiilit raketin sammuttamiseksi ja käynnistämiseksi. Esimerkkejä nestemäisestä polttoaineesta ovat nestemäinen happi (LOX); nestemäinen vety; tai dinatyyppitetroksidi yhdistettynä hydratsiiniin (N2H4), MMH tai UDMH.

Kaasupotkuriaineita käytetään toisinaan joissakin sovelluksissa, mutta ne ovat suurelta osin epäkäytännöllisiä avaruusmatkoilla. Geeli-ponneaineet ovat kiinnostaneet joitain fyysikkoja niiden matalan höyrynpaineen vuoksi verrattuna nestemäisiin ponneaineisiin. Tämä vähentää räjähdysvaaraa. Geeli-ponneaineet käyttäytyvät kuin kiinteät ponneaineet varastoinnissa ja kuten nestemäiset ponneaineet käytössä.

onko kana lihaa vai siipikarjaa

Mitä muuta raketit tarvitsevat polttoaineen lisäksi?

Esineen saamiseksi avaruuteen tarvitset tietysti polttoainetta. Tarvitset myös happea polttamiseen, aerodynaamisia pintoja ja kardaanimoottoreita ohjaamaan, ja jossain kuumien tavaroiden tulee ulos riittävän työntövoiman aikaansaamiseksi.

Polttoaine ja happi sekoitetaan ja sytytetään rakettimoottorin sisällä, ja sitten räjähtävä, palava seos laajenee ja kaataa raketin takaosan luodakseen työntövoiman, jota tarvitaan sen eteenpäin ajamiseksi. Toisin kuin lentokoneen moottori, joka toimii ilmakehässä ja voi siten ottaa ilmaa yhdistettynä polttoaineeseen polttoreaktioonsa, raketin on kyettävä toimimaan avaruuden tyhjyydessä, jossa ei ole happea. Vastaavasti rakettien ei tarvitse kuljettaa pelkästään polttoainetta, vaan myös oman hapensaanninsa. Kun katsot rakettia laukaisualustalla, suurin osa näkemistäsi on yksinkertaisesti ponneainesäiliöitä - polttoainetta ja happea -, joita tarvitaan avaruuteen pääsemiseksi.

Kuinka rakettipolttoaine on muuttunut ajan myötä?

Rakettipolttoaineen perustekemiassa on tapahtunut vain vähän muutoksia avaruuslennon alusta lähtien, mutta töissä on suunnitelmia polttoainetehokkaammille raketeille.

Tehokkuuden parantamiseksi rakettien on oltava vähemmän nälkäisiä, mikä tarkoittaa, että polttoaineen on päästävä takaosasta mahdollisimman nopeasti antamaan haluttu vauhti ja saavuttamaan sama työntövoima. Ionisoitu kaasu, jota ajetaan rakettisuuttimen läpi magneettikiihdyttimellä, painaa huomattavasti vähemmän kuin perinteiset rakettipolttoaineet. Ionisoidut hiukkaset työnnetään ulos raketin takaosasta uskomattoman suurella nopeudella, mikä kompensoi niiden pienen painon tai massan.

Ionipotkuri toimii hyvin pitkällä, jatkuvalla käyttövoimalla, mutta koska se luo pienemmän spesifisen impulssin, se toimii toistaiseksi vain pienillä satelliiteilla, jotka ovat jo kiertoradalla, eikä sitä ole suurennettu suurille avaruusaluksille. Tämä edellyttää voimakasta energialähdettä - ehkä ydinvoimaa tai jotain, jota ei vielä ole keksitty.

Lue lisää avaruuden etsinnästä Chris Hadfieldin MasterClassista.

kuinka kehittää tarinajuoni

MasterClass

Ehdotettu sinulle

Verkkokurssit, joita opettaa maailman suurimmat mielet. Laajenna tietosi näissä luokissa.

Opettaa avaruuden tutkimista

Opettaa suojelua

Opettaa tieteellistä ajattelua ja viestintää

Opettaa parempaa unta