Skrevet av Beverly Perry
Hva kan gjøre vann og aluminium har til felles?
Hvis du gjettet at vann og aluminium gjøre SLS fly, gi deg selv en gullstjerne!
Kjemi er i hjertet av å lage raketter fly. Rakett fremdrift følger Newtons Tredje Lov, som sier at for hver handling er det en lik og motsatt reaksjon. For å få en rakett ut av startrampen, kan du opprette en kjemisk reaksjon som skyter gass og partikler ut den ene enden av raketten og raketten vil gå den andre veien.,
Hva slags kjemisk reaksjon blir varme gasser skyte ut av virksomheten slutten av en rakett med nok hastighet for å befri det fra Jordens tyngdekraft? Forbrenning.
Enten det er din personlige kjøretøy eller en behemoth lanseringen kjøretøy som SLS, det grunnleggende er det samme. Forbrenning (brennende noe) frigjør energi, som gjør at ting går. Start med drivstoff (noe til å brenne), og en oksidant (noe for å gjøre det brenne) og nå har du drivstoff. Gi det en gnist og energi er utgitt, sammen med noen biprodukter.,
For SLS å fly, forbrenning foregår i to primære områder: de viktigste motorene (fire Aerojet Rocketdyne RS-25s) og twin solid rocket booster (bygget av Orbital ATK) som gir mer enn 75 prosent av skyvekraft ved oppskytning. Forbrenning krefter både framdriftssystemer, men brensel og oksyder er forskjellige.
RS-25 viktigste motorene er kalt «liquid motorer» fordi drivstoffet er flytende hydrogen (LH2). Flytende oksygen (LOX) fungerer som oksidant. Økte, på den annen side, kan du bruke aluminium som drivstoff med ammonium perklorat som oksidant, blandet med et bindemiddel som skaper en homogen solid drivstoff.
Gjør vannet gjør SLS fly
Hydrogen fuel for de viktigste motorene, er den sterkeste element, og det er normalt eksisterer som en gass., Gasser – spesielt lett hydrogen – er lav tetthet, noe som betyr litt av det tar opp mye plass. For å ha nok til å drive en stor forbrenning reaksjon ville kreve en utrolig stor tank for å holde den – det motsatte av hva som er nødvendig for en aerodynamisk utformet starte bilen.
for Å komme rundt dette problemet, slå av hydrogengass i en væske, som er tyngre enn en gass. Dette betyr kjøling hydrogen til en temperatur på -423 grader Fahrenheit (-253 grader Celsius). Seriøst kaldt.,
Selv om det er tyngre enn hydrogen, oksygen også behov for å bli komprimert til en væske til å passe i en mindre, lettere og tank. Å forvandle oksygen i sin flytende form, det kjøles til en temperatur på -297 grader Fahrenheit (-183 grader Celsius). Mens det er milde sammenlignet med LH2, både drivstoff ingredienser trenger spesiell håndtering ved disse temperaturene. Hva er mer, kryogeniske LH2 og LOX fordamper raskt på omgivende trykk og temperatur, som betyr at raketten kan ikke være lastet med drivstoff til noen få timer før lansering.,
Når du er i tankene og med starte nedtellingen nærmer seg null, LH2 og LOX er pumpet inn i forbrenningskammeret for hver motor. Når drivgassen er antent, hydrogen reagerer eksplosivt med oksygen og danner: vann! Elementær!
2H2 + O2 = 2H2O + Energi
Denne «grønne» reaksjon som frigjør enorme mengder energi sammen med overopphetet vann (damp). Hydrogen-oksygen reaksjon genererer enorme varme, noe som gjør at vanndamp for å utvide og avslutt motoren dysene med en hastighet på 10 000 km per time!, Alle som rask bevegelse steam skaper fremstøt som driver rakett fra Jorden.
Det er alt om impuls
Men det er ikke bare miljøvennlig vann reaksjon som gjør kryogeniske LH2 en fantastisk rakett drivstoff. Det handler om impuls – spesifikk impuls. Dette måle effektiviteten av rakett drivstoff beskriver mengden av thrust per mengde forbrent drivstoff. Jo høyere spesifikk impuls, mer «trykk av pad» du får per kilo drivstoff.,
LH2-LOX drivstoff har den høyeste spesifikk impuls av alle brukte rakett drivstoff, og utrolig effektiv RS-25 motoren får store gass kjørelengde ut av en allerede effektiv drivstoff.
Men selv om LH2 har den høyeste spesifikk impuls, på grunn av sin lave tetthet, bærer nok LH2 til drivstoff reaksjon for å forlate Jordens overflate, ville kreve en tank for stor, for tung, og med for mye isolasjon beskytter kryogeniske drivstoff til å være praktisk.
for Å komme rundt det, designere ga SLS et løft.,
Neste gang: Hvordan solid rocket booster bruke aluminium – de samme tingene som du bruker til å dekke leftovers – for å gi nok skyvekraft for å få SLS av bakken.