Motori a razzo, loro diversità, capacità e prospettive

L'umanità ha sempre cercato le stelle, ma solo nel XX secolo, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, è stato in grado di raggiungere il vuoto. Superare la gravità è difficile, e per raggiungere l'obiettivo è stato necessario inventare qualcosa di speciale. Come tale un veicolo ha fatto motori a razzo. E se consideriamo ciò che è ora e ciò che può apparire nel prossimo futuro, quali sono le prospettive di uno spazio profondo per l'umanità?

Che cos'è un motore a razzo e quali tipi di esso esistono?

Sotto il motore del razzo capisci il meccanismo in cui il fluido di lavoro e la fonte di energia per il lavoro si trovano nel veicolo stesso. È l'unico modo per portare i payload a Orbita terrestre, e può anche funzionare nel vuoto dello spazio. La scommessa principale è fatta sulla conversione energia potenziale combustibile in cinetica, che viene utilizzato sotto forma di corrente a getto. In base al tipo di fonte di energia, si distinguono i motori a razzo chimico, nucleare ed elettrico.

Il concetto di impulso specifico (o spinta) viene utilizzato come caratteristica dell'efficienza: il rapporto tra la quantità di movimento e il flusso di massa del mezzo di lavoro. Calcolato in m / s. Ma anche se i motori a razzo hanno uno slancio significativo, questo non significa che vengano utilizzati. Perché questo accada, imparerai leggendo i meccanismi nucleare ed elettrico.

Motore a razzo chimico

Si basano su una reazione chimica in cui entrano il combustibile e l'ossidante. Durante la reazione, i prodotti della combustione vengono riscaldati a temperature significative, mentre si espandono e accelerano negli ugelli, per poi lasciare il motore. Il calore generato da questo motore viene utilizzato per espandere il fluido di lavoro con aspetto gassoso. Esistono due tipi di meccanismi di questo tipo.

I motori a propellente solido hanno una struttura semplice, sono economici da produrre e non richiedono costi significativi per la conservazione e la preparazione per il funzionamento. Ciò causa la loro affidabilità e desiderio di utilizzo. Ma allo stesso tempo questo tipo ha un notevole inconveniente: un consumo di carburante molto elevato. Consiste anche qui di una miscela di carburante e ossidante. Più efficiente, ma allo stesso tempo difficile, è un motore a razzo a propellente liquido. In esso, il carburante e l'ossidante si trovano in diversi serbatoi e vengono dosati nell'ugello. Un vantaggio importante è che puoi regolare il livello di rifornimento e, di conseguenza, la velocità del veicolo spaziale. Nonostante il fatto che tali motori a razzo abbiano un basso impulso specifico, sviluppano una forte spinta. Tale loro proprietà ha portato al fatto che ora sono utilizzati esclusivamente nella pratica.

Motore a razzo nucleare

Questo è uno degli analoghi più probabili per i moderni sistemi di movimento. In un motore a razzo nucleare, il fluido di lavoro viene riscaldato a causa dell'energia rilasciata durante il decadimento radioattivo o fusione termonucleare. Tali meccanismi consentono di ottenere un significativo impulso specifico. E la loro trazione totale è paragonabile a quella dei motori chimici. Ma quanti tipi di meccanismi basati sull'energia nucleare si distinguono? Totale 3:

1. Radioisotopi.
2. Nucleare.
3. Fusion.

L'uso di motori a razzo nucleare nell'atmosfera terrestre è piuttosto problematico a causa della contaminazione da radiazioni. Una possibile soluzione a questo problema sarà un tipo di fase gassosa.

Motore a razzo elettrico

Questo tipo ha il maggiore potenziale di sviluppo e utilizzo in futuro. I motori elettrici a razzo offrono grandi promesse. Pertanto, il loro impulso specifico può raggiungere valori di 210 km / s. Esistono 3 tipi di motori:

1. Electrothermal.
2. Elettrostatico (motore a razzo ionico, per esempio).
3. Elettromagnetica.

Una caratteristica (su cui si può dire che è sia un vantaggio che uno svantaggio) è che con un aumento dell'impulso specifico, è necessario meno carburante, ma più energia. Da questo punto di vista, il motore a razzo ionico che funziona a gas ha buone probabilità. Al momento, viene utilizzato in pratica per regolare la traiettoria delle stazioni orbitali e dei satelliti. Le limitate fonti di elettricità nello spazio e i problemi di capacità di lavoro ad altitudini superiori a 100 chilometri, ne ostacolano ancora l'uso diffuso. I motori a razzo al plasma, in cui il corpo di lavoro ha uno stato al plasma, ma che sono solo in fase sperimentale, hanno un grande potenziale di utilizzo.