Jakiego paliwa używają rakiety kosmiczne?
Różne kraje, w zależności od poziomu zaawansowania swoich programów kosmicznych, używają różnego paliwa. Jeśli za wyznacznik przyjmiemy USA, to obecnie używa się mocno schłodzonej, ciekłej kerozyny oraz również schłodzonego i ciekłego tlenu. Czym jest kerozyna? To nafta lotnicza, czyli paliwo, na którym latają samoloty. Oczywiście w przypadku rakiet jest jeszcze dodatkowo wzbogacane o inne substancje. Ważnym elementem jest też odpowiednia temperatura i ciśnienie paliwa. Dzięki temu można uzyskać odpowiednio wydajne paliwo rakietowe.
Kerozyna jest stosunkowo tanim i wydajnym paliwem, jednak nie zawsze używano paliwa ciekłego. Wszyscy dobrze pamiętamy wahadłowce kosmiczne. Miały one dwie rakiety wspomagające. Były one zasilane paliwem stałym – hydrazyną. Minusem takiego rozwiązania jest duża ilośc zanieczyszczeń generowanych przy starcie oraz wysoka toksyczność paliwa oraz zanieczyszczeń, które generuje. Obecnie Indie oraz Chiny wykorzystują w swoich rakietach paliwa stałe. W sporym uproszczeniu są one łatwiejsze do kontroli i użycia. Nie wymagają też schładzania do bardzo niskich temperatur tuż przed samym startem.
Schłodzona kerozyna oraz utleniacz są używane obecnie np. przez SpaceX. Firma ta tankuje rakiety kilkanaście minut przed startem, aby paliwo było jak najzimniejsze. Gwarantuje to lepsze osiągi oraz zwiększa poziom bezpieczeństwa. Jednak w przyszłości planuje się korzystać z zupełnie innego paliwa.
SpaceX oraz inne firmy planują przesiadkę z kerozyny na metan. Metan to dość prosty gaz, który można uzyskać z dwutlenku węgla. Wymagana jest do tego tylko spora ilość energii elektrycznej oraz oczywiście wspomniany dwutlenek węgla i wodór. Dlaczego metan będzie paliwem przyszłości? Powód jest bardzo prosty. Dwutlenek węgla oraz wodór są powszechne w kosmosie. Jest ich pełno np. na Marsie. W dodatku mamy tam też wodę na biegunach, więc na miejscu jest wszystko, aby ponownie zatankować rakietę. Wystarczy tylko odpowiednia ilość energii elektrycznej. Dodatkowo silniki zasilane metanem mogą uzyskać większy ciąg z tej samej ilości paliwa niż te używające kerozyny.
SpaceX pracuje już od pewnego czasu nad silnikami zasilanymi metanem. Noszą one nazwę Raptor. Podobne silniki buduje firma Blue Origin – BE-4. Raptory przeszły już serię testów. Pojawią się najprawdopodobniej w nowej generacji rakiet SpaceX. Silniki BE-4 będą używane nie tylko przez Blue Origin ale również przez ULA w swoich rakietach Vulcan.
Błażej Faliszek
Użytkownik sprzętu Apple od ponad 10 lat. Najcześciej piszę o kosmosie (SpaceX) ale również o elektronice i DIY (Raspberry Pi, Arduino). Działam w stowarzyszeniu Hackerspace Silesia a ostatnio mocno wkręciłem się w temat filtrów powietrza.
Komentarze: 1
Pomieszanie z poplątaniem. Hydrazyna oraz jej pochodne (metylohydrazyna, asym-dwumetylohydrazyna) są paliwami ciekłymi, a używanym wraz z nimi utleniaczem jest z reguły łatwo się skraplający czterotlenek dwuazotu. Wykorzystywano je w silnikach manewrowych statków kosmicznych w tym wahadłowców (używano tych silników w końcowej fazie wejścia na orbitę, już po odrzuceniu zbiornika na tlen i wodór, do zmiany orbity oraz jej opuszczenia) oraz w członie macierzystym oraz wyprawowym statków księżycowych Apollo. O takim zastosowaniu przesądziła ich zdolność do samozapłonu, dzięki czemu silniki manewrowe które trzeba często zapalać i gasić nie wymagały urządzeń zapłonowych: wystarczyło podać paliwo aby się uruchomiły. Natomiast rakiety startowe wahadłowców istotnie były napędzane paliwem stałym którego głównymi składnikami był pył aluminowy oraz nadchloran amonu. Ot coś w rodzaju nowoczesnego prochu strzelniczego.