Какие бывают типы ракетного топлива? Узнайте о твердом и жидком ракетном топливе и о том, как ракетное топливо изменилось с течением времени

Конструкция ракеты - это все о компромиссах: каждый лишний фунт груза, который ракета должен поднять с поверхности Земли, требует большего количества топлива, в то время как каждый новый бит топлива увеличивает вес ракеты. Вес становится еще более важным фактором, когда вы пытаетесь заполучить космический корабль где-нибудь так далеко, как Марс, приземлиться там и вернуться снова. Соответственно, разработчики миссий должны быть максимально рассудительными и эффективными, когда решают, что взять с собой на корабль, направляющийся в космос, и какие ракеты использовать.

Перейти к разделу

• 2 различных типа ракетного топлива
• Что еще нужно ракетам, кроме топлива?
• Как изменилось ракетное топливо с течением времени?
• Узнайте больше о мастер-классе Криса Хэдфилда

Бывший командир Международной космической станции учит вас науке об освоении космоса и о том, что ждет вас в будущем.

2 различных типа ракетного топлива

Есть два основных типа топлива, используемых для отрыва ракет от Земли: твердое и жидкое. В США и то, и другое используют НАСА и частные космические агентства.

• Твердые ракеты просты и надежны, как римская свеча, и после зажигания их уже не остановить: они горят, пока не закончатся, и их нельзя задушить, чтобы контролировать тягу. Твердое топливо представляет собой композит, обычно состоящий из твердого окислителя (например, нитрата аммония, динитрамида аммония, перхлората аммония, нитрата калия) в полимерном связующем (связующем), смешанном с энергетическими соединениями (например, октогеном, гексогеном), металлическими добавками (т.е. ..бериллий, алюминий), пластификаторы, стабилизаторы и модификаторы скорости горения (например, оксид меди, оксид железа).
• Жидкостные ракеты обеспечивают меньшую тягу, но ими можно управлять, что позволяет астронавтам регулировать скорость ракетного корабля и даже закрывать и открывать клапаны топлива, чтобы включать и выключать ракету. Примеры жидкого топлива включают жидкий кислород (LOX); жидкий водород; или тетроксид диазота в сочетании с гидразином (N2H4), MMH или UDMH.

Газовое топливо иногда используется в некоторых приложениях, но они в значительной степени непрактичны для космических путешествий. Гелевое топливо заинтересовало некоторых физиков из-за низкого давления пара по сравнению с жидким топливом. Это снижает риск взрыва. Гелевые пропелленты ведут себя как твердое топливо при хранении и как жидкое топливо при использовании.

шаги по созданию видеоигры

Что еще нужно ракетам, кроме топлива?

Чтобы доставить объект в космос, вам, конечно, нужно топливо. Вам также нужен кислород для сжигания, аэродинамические поверхности и карданные двигатели для управления, а также где-то, чтобы выходить горячим веществом, чтобы обеспечить достаточную тягу.

Топливо и кислород смешиваются и воспламеняются внутри ракетного двигателя, а затем взрывающаяся горящая смесь расширяется и выливается из задней части ракеты, создавая тягу, необходимую для ее продвижения вперед. В отличие от авиационного двигателя, который работает в атмосфере и, таким образом, может забирать воздух для соединения с топливом для реакции сгорания, ракета должна работать в пустоте космоса, где нет кислорода. Соответственно, ракеты должны нести не только топливо, но и собственный запас кислорода. Когда вы смотрите на ракету на стартовой площадке, большая часть того, что вы видите, - это просто топливные баки - топливо и кислород - необходимые для полета в космос.

Как изменилось ракетное топливо с течением времени?

С начала космических полетов в фундаментальном химическом составе ракетного топлива мало что изменилось, но в настоящее время ведутся работы по созданию более экономичных ракет.

Чтобы повысить свою эффективность, ракеты должны быть менее требовательными к топливу, а это означает, что топливо должно выходить сзади как можно быстрее, чтобы дать желаемый импульс и достичь той же тяги. Ионизированный газ, выпускаемый через сопло ракеты с помощью магнитного ускорителя, весит значительно меньше, чем традиционные ракетные топлива. Ионизированные частицы выталкиваются из задней части ракеты с невероятно высокой скоростью, что компенсирует их небольшой вес или массу.

Ионная тяга хорошо работает для длительной устойчивой тяги, но поскольку она создает более низкий удельный импульс, она пока работает только с небольшими спутниками, уже находящимися на орбите, и не была увеличена для больших космических кораблей. Для этого потребуется мощный источник энергии - возможно, ядерный или что-то еще не изобретенное.

Узнайте больше об освоении космоса в мастер-классе Криса Хэдфилда.

широкоугольный объектив против телеобъектива

Мастер класс

Предлагается для вас

Онлайн-классы, которые проводят величайшие умы мира. Расширьте свои знания в этих категориях.

Обучает освоению космоса

Учит сохранению

Обучает научному мышлению и общению

Обучает науке лучшего сна