Combustibil de rachetă

Rachetele funcționează pe baza principiului acțiunii și reacțiunii: prin emiterea continuă a unui jet rapid de gaze fierbinți rezultă mișcarea rachetei în direcția opusă.

Avioanele cu reacție funcționează la fel, combustibilul utilizat intrând în reacție cu oxigenul din atmosferă. Rachetele ies din atmosferă și trebui să care combustibilul și oxigenul cu ele.

Rachetele folosesc diferite tipuri de combustibil și oxidant, elementele necesare obținerii reacției exoterme ce deplasează vehicului.

O chestiune de impuls specific

Caracteristica principală a combustibilului este „impulsul specific” care reprezintă numărul de secunde în care o anumită cantitate de combustibil produce o anumită forță (în SUA se calculeaza ca secundele în care 0,45 kg de combustibil produc 0,45 kg forță).

Fiecare tip combustibil are un anumit impuls specific, valoarea mai mare fiind cea mai bună.

Combustibilul și oxidantul Temperatura de combustie [°C] Impuls specific [secunde]

hidrogen-oxigen 3144 240

hidrogen-fluorină 4756 390

parafină-oxigen 3670 353

Combustibil bazat pe petrol

Acesta se numește „kerosen”, cunoscut la noi sub numele de „parafină”, de fapt petrol rafinat. Codul folosit în SUA este de RP-1. Pentru a obține reacția exotermă Kerosenul este pus în contact cu oxidantul (oxigen) în camera de combustie.

Primele etaje ale rachetele Altas-Centaur, Delta și Saturn (1B și V), Sputnik, Soyuz folosesc acest tip de combustibil. Impulsul specific este mai mic decât al combustibilului criogenizat.

Combustibil criogenizat

Acesta este compus din hidrogen lichid și oxigen lichid (oxidantul). Cele două elemente chimice sunt aduse în stare lichidă pentru că sunt mai ușor de stocat, în stare gazoasă având un volum mai mare. Oxigenul devine lichid la -183°C iar hidrogenul la -253°C.

Eficacitatea lor merită efortul realizat la stocare (rezervoare imense criogenizate), acestea fiind cu 40% mai eficiente decât alte combinații de combustibil și oxidant. Greutatele hidrogenului lichid este mică, 0,45 kg la 3,8 litri, cea a oxigenului fiind mai mare: 4,5 kg la 3,8 litri.

Propulsia principală a rachetelor este bazată pe combustibil lichid: Saturn V, lasatorul navetei spațiale, Atlas-Centaur, Soyuz, Altas, Ariane, Delta.

Propelgoli

Sunt substanțe care puse în contact produc o reacție exotermă. Avem de obicei combustibilul și oxidantul care nu necesită condiții speciale precum criogenizarea. Două substanțe des întâlnite sunt monometil-hidrazină (combustibil, MMH) și tertaoxid de azon (oxidant, N2O4). Amândoua sunt toxice.

Asemenea substanțe se folosesc la manevrele orbitale, încetiniri, schimbări de direcție și modificări de orbită. La Unele rachete (Delta, Titan) se folosesc la treapta a doua.

Combustibil solid

Este cel mai vechi și cel mai simplu de utilizat combustibil de rachetă. Este constituit din substanțe care în contact cu temperaturi ridicate se aprind și produc reacția exotermă necesară ridicării rachetei. Substanțele (combustibilul și oxidantul) sunt amestecate și solidificate în plăci circulare și puțin groase, montate în corpul de rachetă. Combustibilul solid este ușor de păstrat și foarte stabil dar are un dezavantaj: o dată pornită, arderea nu mai poate fi oprită.

Combustibilul solid se întâlnește la rachetele ajutătoare ale rachetelor, cele mai mari fiind ale lansatorului Navetei Spațiale (Space Shuttle). În acest caz este oxidantul este compus din perclorat de amoniu și combustibilul din aluminiu pudră și oxid de fier.

Rachete și combustibilul folosit