Millised on raketikütuse tüübid? Lisateave tahke ja vedelate raketikütuste kohta ning selle kohta, kuidas raketikütus on aja jooksul muutunud

Raketikujundus on seotud kompromissidega: iga lisakilo lasti, mida rakett vajab Maa pinnalt tõstmiseks, nõuab rohkem kütust, samas kui iga uus kütusetükk lisab raketile kaalu. Kaalust saab veelgi suurem tegur, kui proovite kosmoselaeva saada kuhugi Marsile, sinna maanduda ja uuesti tagasi tulla. Sellest lähtuvalt peavad missioonidisainerid olema võimalikult mõistlikud ja tõhusad, kui nad nuputavad, mida kosmosesse suunduvale laevale pakkida ja milliseid rakette kasutada.

Hüppa jaotisse

• 2 erinevat tüüpi raketikütust
• Mida veel vajavad raketid peale kütuse?
• Kuidas on raketikütus aja jooksul muutunud?
• Lisateave Chris Hadfieldi MasterClassi kohta

Rahvusvahelise kosmosejaama endine ülem õpetab teile kosmoseuuringute teadust ja tulevikku.

2 erinevat tüüpi raketikütust

Rakettide Maalt välja laskmiseks kasutatakse kahte peamist kütuseliiki: tahke ja vedel. Ameerika Ühendriikides kasutavad NASA ja privaatsed kosmoseagentuurid mõlemat.

• Tahked raketid on lihtsad ja usaldusväärsed, nagu Rooma küünal, ja kui need on süttinud, pole neid enam võimalik peatada: nad põlevad, kuni saavad otsa, ja neid ei saa tõukejõu kontrollimiseks gaasiga reguleerida. Tahke kütus on komposiit, mis koosneb tavaliselt tahkest oksüdeerijast (st ammooniumnitraat, ammooniumdinitramiid, ammooniumperkloraat, kaaliumnitraat) polümeersides sideainetes (sideaine), mis on segatud energeetiliste ühenditega (st HMX, RDX), metallilisanditest (st. beryllium, alumiinium), plastifikaatorid, stabilisaatorid ja põlemiskiiruse muutjad (st vaskoksiid, raudoksiid).
• Vedelad raketid tagavad vähem toore tõukejõu, kuid neid saab juhtida, võimaldades astronautidel raketilaeva kiirust reguleerida ning raketi välja- ja sisselülitamiseks isegi sulgeda ja avada raketikütuse ventiile. Vedelkütuse näited hõlmavad vedelat hapnikku (LOX); vedel vesinik; või dinitrogeentetroksiid koos hüdrasiini (N2H4), MMH või UDMH-ga.

Gaasikütuseid kasutatakse aeg-ajalt mõnes rakenduses, kuid need on kosmosereiside jaoks suures osas ebapraktilised. Geeli raketikütused on huvitanud mõnda füüsikut nende madala aururõhu tõttu, võrreldes vedelate raketikütustega. See vähendab plahvatusohtu. Geeli raketikütused käituvad laos nagu tahke raketikütus ja kasutatava vedeliku kujul.

ehitage ise raamkabiin

Mida veel vajavad raketid peale kütuse?

Objekti kosmosesse jõudmiseks vajate muidugi kütust. Teil on vaja ka põlemiseks hapnikku, aerodünaamilisi pindu ja kardaanmootoreid juhtimiseks ning kusagil tuleb kuuma kraami välja, et tagada piisav tõukejõud.

Kütus ja hapnik segatakse ja süütatakse raketimootori sees ning seejärel paisuv plahvatav segu paisub ja valab raketi tagumise osa välja, et tekitada selle edasiliikumiseks vajalik tõukejõud. Vastupidiselt lennukimootorile, mis töötab atmosfääris ja võib seega põlemisreaktsiooniks kütuse saamiseks õhku sisse võtta, peab rakett suutma töötada tühjuses ruumis, kus puudub hapnik. Sellest lähtuvalt peavad raketid kandma lisaks kütusele ka oma hapnikuvaru. Kui vaatate stardiplatvormil olevat raketti, on enamik nähtutest lihtsalt kosmosesse jõudmiseks vajalikud raketikütuse paagid - kütus ja hapnik.

Kuidas on raketikütus aja jooksul muutunud?

Raketikütuse põhikeemias on pärast kosmoselendude algust tehtud vähe muudatusi, kuid kütusesäästlikumate rakettide töödes on kavandeid.

Nende tõhususe parandamiseks peavad raketid olema vähem kütusenäljad, mis tähendab, et kütus peab soovitud hoogu andmiseks võimalikult kiiresti tagant välja tulema ja saavutama sama tõuke. Magnetkiirendi abil raketidüüsist liikuv ioniseeritud gaas kaalub oluliselt vähem kui traditsioonilised raketikütused. Ioniseeritud osakesed surutakse raketi tagant välja uskumatult suure kiirusega, mis kompenseerib nende väikese kaalu ehk massi.

Ioonjõuseade töötab hästi pika, püsiva tõukejõu korral, kuid kuna see loob madalama spetsiifilise impulsi, töötab see seni ainult väikestel satelliitidel, mis on juba orbiidil, ja seda pole suurendatud suurte kosmoselaevade jaoks. Selleks on vaja võimsat energiaallikat - võib-olla tuumaenergiat või midagi veel leiutamata.

Lisateavet kosmoseuuringute kohta leiate Chris Hadfieldi MasterClassist.

kuidas arendada loo süžeed

MasterClass

Teile soovitatud

Veebitunnid, mida õpetavad maailma suurimad meeled. Laiendage oma teadmisi nendes kategooriates.

Õpetab kosmoseuuringuid

Õpetab konserveerimist

Õpetab teaduslikku mõtlemist ja suhtlemist

Õpetab parema une teadust