Skrevet af Beverly Perry
Hvad gør vand og aluminium har til fælles?
Hvis du gættede, at vand og aluminium får SLS til at flyve, giv dig selv en guldstjerne!
kemi er kernen i at få raketter til at flyve. Raketfremdrivning følger ne .tons tredje lov, der siger, at der for hver handling er en lige og modsat reaktion. For at få en raket fra affyringsrampen, skabe en kemisk reaktion, der skyder gas og partikler ud den ene ende af raketten og raketten vil gå den anden vej.,
hvilken slags kemisk reaktion får varme gasser, der skyder ud af forretningsenden af en raket med tilstrækkelig hastighed til at fjerne den fra Jordens tyngdekraft? Forbrænding.
uanset om det er dit personlige køretøj eller et behemoth-startkøretøj som SLS, er det grundlæggende det samme. Forbrænding (forbrænding af noget) frigiver energi, hvilket får tingene til at gå. Start med brændstof (noget at brænde) og en O .idator (noget for at få det til at brænde), og nu har du drivmiddel. Giv det en gnist og energi frigives sammen med nogle biprodukter.,
for SLS at flyve finder forbrænding sted i to primære områder: hovedmotorerne (fire Aerojet Rocketdyne RS-25s) og de to faste raketforstærkere (bygget af Orbital ATK), der giver mere end 75 procent af tryk ved liftoff. Forbrænding beføjelser både fremdriftssystemer, men brændstoffer og O .idationsmidler er forskellige.
Rs-25 hovedmotorerne kaldes “flydende motorer”, fordi brændstoffet er flydende hydrogen (LH2). Flydende o .ygen (lo.) tjener som O .idationsmiddel. Boosterne bruger derimod aluminium som brændstof med ammoniumperchlorat som O .idationsmiddel, blandet med et bindemiddel, der skaber et homogent fast drivmiddel.
fremstilling af vand får SLS til at flyve
brint, brændstoffet til hovedmotorerne, er det letteste element og findes normalt som en gas., Gasser-især let brint-er lav densitet, hvilket betyder, at lidt af det tager meget plads. At have nok til at drive en stor forbrændingsreaktion ville kræve en utrolig stor tank til at holde den-det modsatte af hvad der er nødvendigt for et aerodynamisk designet lanceringskøretøj.
for at omgå dette problem skal hydrogengassen omdannes til en væske, der er tættere end en gas. Dette betyder afkøling af brintet til en temperatur på -423 grader Fahrenheit (-253 grader Celsius). Alvorligt koldt.,
selvom det er tættere end brint, skal ilt også komprimeres til en væske for at passe i en mindre, lettere tank. For at omdanne ilt til dets flydende tilstand afkøles det til en temperatur på -297 grader Fahrenheit (-183 grader Celsius). Selvom det er balsamisk sammenlignet med LH2, har begge drivstoffer brug for særlig håndtering ved disse temperaturer. Desuden fordamper den kryogene LH2 og LO.hurtigt ved omgivelsestryk og temperatur, hvilket betyder, at raketen ikke kan læsses med drivmiddel før et par timer før lanceringen.,
en gang i tanke og med nedtællingen af lanceringen nærmer sig nul, pumpes LH2 og LO.ind i forbrændingskammeret på hver motor. Når drivmidlet antændes, reagerer brintet eksplosivt med ilt til dannelse: vand! Elementær!
2H2 + O2 = 2H2O + Energi
denne “grønne” reaktion frigiver enorme mængder energi sammen med overophedet vand (damp). Brint-o oxygenygenreaktionen genererer enorm varme, hvilket får vanddampen til at udvide sig og forlade motordyserne med hastigheder på 10.000 miles i timen!, Al den hurtige bevægelse af damp skaber det tryk, der driver raketten fra jorden.
det handler om impuls
, men det er ikke kun den miljøvenlige vandreaktion, der gør kryogen LH2 til et fantastisk raketbrændstof. Det handler om impulsspecifik impuls. Denne måling af effektiviteten af raketbrændstof beskriver mængden af tryk pr. Jo højere den specifikke impuls, jo mere” skubbe puden ” får du pr.,
LH2-lo.drivmiddel har den højeste specifikke impuls af ethvert almindeligt anvendt raketbrændstof, og den utroligt effektive Rs-25-motor får stor gas kilometertal ud af et allerede effektivt brændstof.
Men selv om LH2 har den højeste specifikke impuls, på grund af dens lave densitet, der transporterer nok LH2 til brændstof, som den reaktion, der er nødvendig for at forlade Jordens overflade, ville det kræve en tank, der er alt for stor, alt for tung og med alt for meget isolering, beskyttelse af den kryogene drivmiddel til at være praktisk.
for at komme omkring det gav designere SLS et løft.,næste gang: hvordan de faste raketforstærkere bruger aluminium – de samme ting, du bruger til at dække dine rester – for at give nok tryk til at få SLS fra jorden.