🚀Топливо космических кораблей #технологии В День космонавтики мы решили рассказать, на чем летают ракеты и почему космические аппараты не заправляют автомобильным бензином.
Как это работает?Процесс выброса энергии из двигателя при горении топлива, по другому называемый окислением, происходит за счет кислорода в атмосфере Земли. Но как быть с ракетами, которые улетают за пределы этой самой атмосферы? Нужен окислитель.
Плюс требуется такой вид топлива, которое будет выделять колоссальное количество энергии для подъема тяжеленных ракет. Кроме энергетических возможностей учитывают и стабильность горения, количество выбрасываемых в атмосферу при взлете вредных веществ, стоимость производства и т.д.
Существует два типа двигателей: жидкостные и твердотопливные. Именно жидкостные работают по принципу смешения горючего и окислителя.
Какое топливо используют?Первоначально в СССР для вывода на орбиту первого в мире спутника и человека использовали керосин в качестве топлива и спирт в качестве окислителя. Сейчас чаще всего керосин, метиловый и этиловый спирты и водород. Последний невозможно использовать в газообразном состоянии, т.к. пришлось бы снабжать ракету баками непомерного размера. Поэтому его сжижают при температуре -259 С градусов.
А бензин и дизельное топливо не используют из-за малой эффективности. Но ракеты Годдарда и первые советские ракеты летали на бензине.
Есть и еще один вариант - гептил. Крайне токсичное и опасное топливо, работать с которым нужно в специальных костюмах и противогазах. Зато оно хранится десятилетиями, обладает хорошей плотностью и энергетическими характеристиками, поэтому также широко распространено.
Жидкостные двигатели крайне сложно заправлять криогенным топливом перед стартом. В 2018 году ракета Илона Маска Falcon 9 взорвалась именно во время заправки топливом.
Возможные комбинации «горючее — окислитель»: ⁃ Жидкие водород + кислород для космических шаттлов.
⁃ Бензин + жидкий кислород использовались в ракетах Годдарда.
⁃ Керосин + жидкий кислород применялись для первой ступени «Сатурн-5» в программе «Апполон».
⁃ Спирт + жидкий кислород в немецких ракетах V2, известных как «Фау-2» — первые в мире баллистические ракеты.
⁃ Четырехокись азота + монометилгидразин использовались в двигателях аппарата «Кассини».
Чего ждать в будущем?Наиболее перспективным топливом для космических ракет на ближайшие десятилетия становится природный газ или метан в паре: жидкий метан+жидкий кислород. Этот вид горючего обладает более высокими энергетическими характеристиками по сравнению с керосином, повышенной экономичностью и дешевизной (стоимость заправки ниже в 3 раза). Сейчас это топливо активно осваивает компания SpaceX Илона Маска.
Схематическое изображение строения жидкостного двигателя
⬇️