napsal Beverly Perry
co má voda a hliník společného?
Pokud jste uhodli, že voda a hliník dělají SLS létat, dejte si zlatou hvězdu!
chemie je jádrem výroby raket létat. Raketový pohon se řídí Newtonovým třetím zákonem, který uvádí, že pro každou akci existuje stejná a opačná reakce. Chcete-li dostat raketu z odpalovací rampy, vytvořte chemickou reakci, která vystřelí plyn a částice z jednoho konce rakety a raketa půjde opačným směrem.,
Jaký druh chemické reakce dostane horké plyny střelba z podnikání end rakety s dostatečnou rychlost, aby se osvobodit od Zemské gravitace? Spalování.
ať už je to vaše osobní vozidlo nebo spouštěcí vozidlo behemoth, jako je SLS, základy jsou stejné. Spalování (pálení něčeho) uvolňuje energii, což způsobuje, že věci jdou. Začněte s palivem (něco, co hoří) a oxidačním činidlem (něco, co ho spálí) a nyní máte pohonnou látku. Dejte mu jiskru a uvolní se energie spolu s některými vedlejšími produkty.,
Pro SLS létat, spalování probíhá ve dvou základních oblastech: hlavní motory (čtyři Aerojet Rocketdyne RS-25s) a twin solid rocket boostery (postavena Orbital ATK), které poskytují více než 75 procent tah při startu. Spalovací síly oba pohonné systémy, ale paliva a oxidační činidla jsou různé.
RS-25 motory se nazývají „tekuté motory“, protože palivem je kapalný vodík (LH2). Kapalný kyslík (LOX) slouží jako oxidační činidlo. Na druhé straně posilovače používají hliník jako palivo s chloristanem amonným jako oxidační činidlo, smíchané s pojivem, které vytváří jednu homogenní pevnou pohonnou látku.
Takže voda je SLS létat
Vodík, palivo pro hlavní motory, je nejlehčí prvek a obvykle existuje jako plyn., Plyny-zejména lehký vodík-mají nízkou hustotu, což znamená, že trochu zabírá hodně místa. Mít dost energie pro velké spalovací reakce by vyžadovala neuvěřitelně velká nádrž držet – opak toho, co je potřebné pro aerodynamický tvar rakety.
Chcete-li tento problém vyřešit, přeměňte vodíkový plyn na kapalinu, která je hustší než plyn. To znamená chlazení vodíku na teplotu -423 stupňů Fahrenheita (-253 stupňů Celsia). Vážně zima.,
i když je hustší než vodík, kyslík musí být také stlačen do kapaliny, aby se vešel do menší, lehčí nádrže. Pro přeměnu kyslíku do kapalného stavu se ochladí na teplotu -297 stupňů Fahrenheita (-183 stupňů Celsia). I když je to ve srovnání s LH2 vyrovnané, obě složky pohonných látek potřebují při těchto teplotách speciální manipulaci. A co víc, kryogenní LH2 a LOX rychle vypařují při pokojové teplotě a tlaku, což znamená, že raketa nemůže být naloženo s paliva až pár hodin před startem.,
jakmile jsou v nádržích a odpočítávání startu se blíží nule, jsou LH2 a LOX čerpány do spalovací komory každého motoru. Když je hnací látka zapálena, vodík reaguje výbušně s kyslíkem za vzniku: voda! Základní!
2H2 + O2 = 2H2O + energie
tato“ zelená “ reakce uvolňuje obrovské množství energie spolu s přehřátou vodou (pára). Vodík-kyslík reakce vytváří obrovské teplo, což způsobuje vodní pára expandovat a výstupu motoru trysky rychlostí 10 000 mil za hodinu!, Celá ta rychle se pohybující pára vytváří tah, který pohání raketu ze země.
je to všechno o impulsu
, ale není to jen ekologická vodní reakce, která činí kryogenní LH2 fantastickým raketovým palivem. Je to všechno o impulsu specifickém pro impuls. Toto opatření účinnosti raketového paliva popisuje množství tahu na množství spáleného paliva. Čím vyšší je specifický impuls, tím více „vytlačte podložku“ získáte za každou libru paliva.,
LH2-LOX paliva má nejvyšší specifický impuls jakékoliv běžně používané raketové palivo, a neuvěřitelně efektivní RS-25 motor nežere z již tak efektivní palivo.
Ale i když LH2 má nejvyšší specifický impuls, protože jeho nízká hustota, nesoucí dostatek LH2 paliva reakce musí opustit povrch Země by vyžadovalo nádrže příliš velké, příliš těžké a příliš mnoho izolace chrání kryogenní pohonné být praktické.
aby to bylo možné obejít, návrháři dali SLS podporu.,
příště: jak pevné raketové posilovače používají hliník-stejné věci, které používáte k pokrytí zbytků-k zajištění dostatečného tahu, aby se SLS dostal ze země.