Kādi ir dažādi raķešu degvielas veidi? Uzziniet par cieto un šķidro raķešu degvielu un to, kā laika gaitā ir mainījusies raķešu degviela

Raķešu dizains ir saistīts ar kompromisiem: katrai papildu mārciņai kravas, kas raķetei nepieciešama, lai paceltu no Zemes virsmas, ir nepieciešams vairāk degvielas, savukārt katrs jauns degvielas gabals palielina raķetes svaru. Svars kļūst par vēl lielāku faktoru, mēģinot nokļūt kosmosa kuģī kaut kur tik tālu kā Marss, nosēsties tur un atgriezties vēlreiz. Attiecīgi misijas dizaineriem jābūt pēc iespējas apdomīgākiem un efektīvākiem, kad viņi izdomā, ko iesaiņot uz kuģa, kurš dodas uz kosmosu, un kuras raķetes izmantot.

Pāriet uz sadaļu

• 2 dažādi raķešu degvielas veidi
• Kas vēl ir vajadzīgs raķetēm bez degvielas?
• Kā laika gaitā ir mainījusies raķešu degviela?
• Uzziniet vairāk par Krisa Hadfīlda MasterClass

Bijušais Starptautiskās kosmosa stacijas komandieris māca jums kosmosa izpētes zinātni un nākotnes nākotni.

2 dažādi raķešu degvielas veidi

Ir divi galvenie degvielas veidi, ko izmanto raķešu nokļūšanai no Zemes: cieta un šķidra. Amerikas Savienotajās Valstīs NASA un privātās kosmosa aģentūras izmanto abus.

• Cietās raķetes ir vienkāršas un uzticamas, piemēram, romiešu svece, un pēc aizdedzināšanas tās vairs nevar apturēt: tās sadedzina, līdz beidzas, un tās nevar ierobežot, lai kontrolētu vilci. Cietais kurināmais ir salikts sastāvs, kas parasti sastāv no cieta oksidētāja (ti, amonija nitrāta, amonija dinitramīda, amonija perhlorāta, kālija nitrāta) polimēra saistvielā (saistviela), kas sajaukta ar enerģētiskiem savienojumiem (ti, HMX, RDX), metāla piedevām (ti. berilijs, alumīnijs), plastifikatori, stabilizatori un degšanas ātruma modifikatori (ti, vara oksīds, dzelzs oksīds).
• Šķidrās raķetes nodrošina mazāk neapstrādātu vilces spēku, taču tās var kontrolēt, ļaujot astronautiem regulēt raķetes ātrumu un pat aizvērt un atvērt propelenta vārstus, lai izslēgtu un ieslēgtu raķeti. Šķidrā kurināmā piemēri ir šķidrais skābeklis (LOX); šķidrs ūdeņradis; vai dinitrogēna tetoksīds apvienojumā ar hidrazīnu (N2H4), MMH vai UDMH.

Dažās lietojumprogrammās laiku pa laikam tiek izmantoti gāzes propelenti, taču tie ir praktiski nepraktiski ceļojumiem kosmosā. Gēla propelenti ir ieinteresējuši dažus fiziķus to zemā tvaika spiediena dēļ, salīdzinot ar šķidrajiem propelentiem. Tas samazina sprādziena risku. Gēla propelenti uzglabāšanā izturas kā ciets propelents un kā šķidrums.

cik vārdu ir īsajā stāstā

Kas vēl ir vajadzīgs raķetēm bez degvielas?

Lai iegūtu objektu kosmosā, jums, protams, ir nepieciešama degviela. Jums ir nepieciešams arī skābeklis, lai sadedzinātu, aerodinamiskās virsmas un kardānvārpstas dzinēji, lai vadītu, un kaut kur, lai karstie materiāli iznāktu, lai nodrošinātu pietiekamu vilces spēku.

Raķetes motora iekšpusē tiek sajaukta un aizdedzināta degviela un skābeklis, un pēc tam eksplodējošais, degošais maisījums izplešas un izlej raķetes aizmuguri, lai radītu vilci, kas nepieciešama tās virzīšanai uz priekšu. Pretstatā lidmašīnas dzinējam, kas darbojas atmosfērā un tādējādi sadegšanas reakcijai var uzņemt gaisu, lai to apvienotu ar degvielu, raķetei jāspēj darboties kosmosa tukšumā, kur nav skābekļa. Attiecīgi raķetēm ir jānēsā ne tikai degviela, bet arī savs skābekļa daudzums. Aplūkojot raķeti uz starta laukuma, lielākā daļa no tā, ko jūs redzat, ir vienkārši propelenta tvertnes - degviela un skābeklis -, kas nepieciešamas, lai nokļūtu kosmosā.

Kā laika gaitā ir mainījusies raķešu degviela?

Kopš kosmosa lidojumu sākuma raķešu degvielas fundamentālajā ķīmijā ir notikušas dažas izmaiņas, taču darbos ir izstrādātas degvielu taupošākas raķetes.

Lai uzlabotu to efektivitāti, raķetēm jābūt mazāk izsalkušām pēc degvielas, kas nozīmē, ka degvielai pēc iespējas ātrāk jāiziet aizmugurē, lai dotu vēlamo impulsu un sasniegtu tādu pašu vilci. Jonizētā gāze, kas tiek virzīta caur raķetes sprauslu, izmantojot magnētisko paātrinātāju, sver ievērojami mazāk nekā tradicionālā raķešu degviela. Jonizētās daļiņas ar neticami lielu ātrumu tiek izstumtas raķetes aizmugurē, kas kompensē to mazo svaru jeb masu.

Jona vilce labi darbojas ilgstošas, ilgstošas ​​piedziņas gadījumā, taču, tā kā tā rada zemāku specifisko impulsu, tā līdz šim darbojas tikai uz maziem satelītiem, kas jau atrodas orbītā, un nav pielāgota lieliem kosmosa kuģiem. Lai to izdarītu, būs nepieciešams spēcīgs enerģijas avots - varbūt kodolenerģija vai kaut kas vēl neizdomāts.

Uzziniet vairāk par kosmosa izpēti Krisa Hadfīlda MasterClass.

apgaismojuma posms radošajā procesā:

Meistarklase

Ieteikts jums

Tiešsaistes nodarbības, kuras pasniedz pasaules lielākie prāti. Paplašiniet savas zināšanas šajās kategorijās.

Māca kosmosa izpēti

Māca saglabāšanu

Māca zinātnisko domāšanu un komunikāciju

Māca zinātni par labāku miegu