escrito por Beverly Perry
¿Qué tienen en común el agua y el aluminio?
si adivinaste que el agua y el aluminio hacen que el SLS vuele, ¡Regálate una estrella dorada!
La química está en el corazón de hacer volar los cohetes. La propulsión de cohetes sigue la Tercera Ley de Newton, que establece que para cada acción hay una reacción igual y opuesta. Para sacar un cohete de la plataforma de lanzamiento, crea una reacción química que dispare gas y partículas por un extremo del cohete y el cohete irá en el otro sentido.,
¿Qué tipo de reacción química hace que los gases calientes salgan disparados del extremo comercial de un cohete con la velocidad suficiente para liberarlo de la gravedad de la Tierra? Combustión.
ya sea tu vehículo personal o un vehículo de lanzamiento gigante como SLS, los conceptos básicos son los mismos. La combustión (quemar algo) libera energía, lo que hace que las cosas funcionen. Comience con combustible (algo que quemar) y un oxidante (algo que lo haga quemar) y ahora tiene propulsor. Dale una chispa y se libera energía, junto con algunos subproductos.,
para que el SLS vuele, la combustión tiene lugar en dos áreas principales: Los motores principales (cuatro Aerojet Rocketdyne RS-25) y los impulsores de cohetes sólidos gemelos (construidos por Orbital ATK) que proporcionan más del 75 por ciento del empuje en el despegue. La combustión alimenta ambos sistemas de propulsión, pero los combustibles y oxidantes son diferentes.
Los motores principales RS-25 se llaman» motores líquidos » porque el combustible es hidrógeno líquido (LH2). El oxígeno líquido (LOX) sirve como oxidante. Los impulsores, por otro lado, utilizan aluminio como combustible con perclorato de amonio como oxidante, mezclado con un aglutinante que crea un propelente sólido homogéneo.
hacer agua hace que el SLS vuele
el hidrógeno, el combustible para los motores principales, es el elemento más ligero y normalmente existe como gas., Los Gases, especialmente el hidrógeno ligero, son de baja densidad, lo que significa que un poco de él ocupa mucho espacio. Tener suficiente potencia para una reacción de combustión grande requeriría un tanque increíblemente grande para sostenerla, lo contrario de lo que se necesita para un vehículo de lanzamiento diseñado aerodinámicamente.
para evitar este problema, convierta el gas de hidrógeno en un líquido, que es más denso que un gas. Esto significa enfriar el hidrógeno a una temperatura de -423 grados Fahrenheit (-253 grados Celsius). Mucho frío.,
aunque es más denso que el hidrógeno, el oxígeno también necesita ser comprimido en un líquido para caber en un tanque más pequeño y ligero. Para transformar el oxígeno en su estado líquido, se enfría a una temperatura de -297 grados Fahrenheit (-183 grados Celsius). Si bien eso es suave en comparación con LH2, ambos ingredientes del propulsor necesitan un manejo especial a estas temperaturas. Además, el LH2 criogénico y el LOX se evaporan rápidamente a presión y temperatura ambiente, lo que significa que el cohete no puede cargarse con propulsor hasta unas horas antes del lanzamiento.,
una vez en los tanques y con la cuenta regresiva de lanzamiento cerca de cero, el LH2 y el LOX se bombean a la cámara de combustión de cada motor. Cuando se enciende el propulsor, el hidrógeno reacciona explosivamente con el oxígeno para formar: ¡agua! ¡Elemental!
2H2 + O2 = 2H2O + Energy
Esta reacción «Verde» libera cantidades masivas de energía junto con agua sobrecalentada (vapor). La reacción hidrógeno-oxígeno genera un calor tremendo, haciendo que el vapor de agua se expanda y salga de las boquillas del motor a velocidades de 10,000 millas por hora!, Todo ese vapor que se mueve rápidamente crea el empuje que impulsa el cohete desde la Tierra.
todo se trata de impulso
pero no es solo la reacción al agua respetuosa con el medio ambiente lo que hace que el LH2 criogénico sea un fantástico combustible para cohetes. Se trata de impulsos específicos. Esta medida de la eficiencia del combustible de cohete describe la cantidad de empuje por cantidad de combustible quemado. Cuanto mayor sea el impulso específico, más» empuje de la almohadilla » obtendrá por cada Libra de combustible.,
el propulsor LH2-LOX tiene el impulso específico más alto de cualquier combustible de cohete comúnmente utilizado, y el increíblemente eficiente motor RS-25 obtiene un gran kilometraje de gasolina de un combustible ya eficiente.
pero a pesar de que el LH2 tiene el impulso específico más alto, debido a su baja densidad, transportar suficiente LH2 para alimentar la reacción necesaria para salir de la superficie de la Tierra requeriría un tanque demasiado grande, demasiado pesado y con demasiado aislamiento que proteja el propelente criogénico para ser práctico.
para evitar eso, los diseñadores le dieron un impulso a SLS.,
la próxima vez: cómo los propulsores de cohetes sólidos usan aluminio, el mismo material que usas para cubrir tus sobras, para proporcionar suficiente empuje para que los SLS despeguen del suelo.