Il design del razzo è incentrato sui compromessi: ogni chilo in più di carico di cui un razzo ha bisogno per sollevarsi dalla superficie della Terra richiede più carburante, mentre ogni nuovo pezzo di carburante aggiunge peso al razzo. Il peso diventa un fattore ancora più grande quando si cerca di portare un'astronave da qualche parte lontano come Marte, atterrare lì e tornare di nuovo. Di conseguenza, i progettisti di missioni devono essere il più giudiziosi ed efficienti possibile quando devono capire cosa mettere in valigia su una nave diretta nello spazio e quali razzi usare.
Vai alla sezione
- 2 diversi tipi di carburante per missili
- Di cos'altro hanno bisogno i razzi oltre al carburante?
- Come è cambiato il carburante per razzi nel tempo?
- Scopri di più sulla MasterClass di Chris Hadfield
Chris Hadfield insegna esplorazione spaziale Chris Hadfield insegna esplorazione spaziale
L'ex comandante della Stazione Spaziale Internazionale ti insegna la scienza dell'esplorazione spaziale e cosa riserva il futuro.
Per saperne di più
2 diversi tipi di carburante per missili
Esistono due tipi principali di carburante utilizzato per far decollare i razzi dalla Terra: solido e liquido. Negli Stati Uniti, la NASA e le agenzie spaziali private usano entrambi.
- I razzi solidi sono semplici e affidabili, come una candela romana, e una volta accesi non c'è modo di fermarli: bruciano fino all'esaurimento e non possono essere strozzati per controllare la spinta. Il combustibile solido è un composito tipicamente costituito da un ossidante solido (es. nitrato di ammonio, dinitramide di ammonio, perclorato di ammonio, nitrato di potassio) in un legante polimerico (agente legante) miscelato con composti energetici (es. HMX, RDX), additivi metallici (es. berillio, alluminio), plastificanti, stabilizzanti e modificatori della velocità di combustione (es. ossido di rame, ossido di ferro).
- I razzi liquidi forniscono una spinta meno brusca, ma possono essere controllati, consentendo agli astronauti di regolare la velocità di un'astronave e persino di chiudere e aprire le valvole del propellente per accendere e spegnere il razzo. Esempi di combustibile liquido includono ossigeno liquido (LOX); idrogeno liquido; o Tetrossido di diazoto combinato con idrazina (N2H4), MMH o UDMH.
I gas propellenti sono usati occasionalmente in alcune applicazioni, ma sono in gran parte poco pratici per i viaggi nello spazio. I propellenti in gel hanno interessato alcuni fisici a causa della loro bassa pressione di vapore rispetto ai propellenti liquidi. Ciò riduce il rischio di esplosione. I propellenti in gel si comportano come un propellente solido nello stoccaggio e come un propellente liquido durante l'uso.
come iniziare un romanzo prima frase
Di cos'altro hanno bisogno i razzi oltre al carburante?
Per portare un oggetto nello spazio, ovviamente hai bisogno di carburante. Hai anche bisogno di ossigeno per bruciare, superfici aerodinamiche e motori cardanici per guidare, e da qualche parte per far uscire le cose calde per fornire una spinta sufficiente.
Carburante e ossigeno vengono miscelati e accesi all'interno del motore del razzo, quindi la miscela che esplode e brucia si espande e si riversa sul retro del razzo per creare la spinta necessaria per spingerlo in avanti. A differenza di un motore di aeroplano, che opera all'interno dell'atmosfera e quindi può prendere aria per combinarsi con il carburante per la sua reazione di combustione, un razzo deve essere in grado di funzionare nel vuoto dello spazio, dove non c'è ossigeno. Di conseguenza, i razzi devono trasportare non solo carburante, ma anche la propria scorta di ossigeno. Quando guardi un razzo su una rampa di lancio, la maggior parte di ciò che vedi sono semplicemente i serbatoi di propellente, carburante e ossigeno, necessari per raggiungere lo spazio.
Chris Hadfield insegna esplorazione spaziale La dottoressa Jane Goodall insegna conservazione Neil deGrasse Tyson insegna pensiero scientifico e comunicazione Matthew Walker insegna la scienza del sonno miglioreCome è cambiato il carburante per razzi nel tempo?
Ci sono stati pochi cambiamenti nella chimica fondamentale del carburante per razzi dall'inizio del volo spaziale, ma ci sono progetti in lavorazione per razzi più efficienti dal punto di vista del carburante.
Per migliorare la loro efficienza, i razzi devono essere meno affamati di carburante, il che significa che il carburante deve uscire dal retro il più velocemente possibile per dare lo slancio desiderato e ottenere la stessa spinta. Il gas ionizzato, spinto attraverso un ugello per razzi utilizzando un acceleratore magnetico, pesa sostanzialmente meno dei tradizionali combustibili per missili. Le particelle ionizzate vengono spinte fuori dal retro del razzo a una velocità incredibilmente elevata, che compensa il loro piccolo peso, o massa.
La propulsione ionica funziona bene per una propulsione lunga e sostenuta, ma poiché crea un impulso specifico inferiore, finora funziona solo su piccoli satelliti già in orbita e non è stata scalata per grandi astronavi. Per fare ciò sarà necessaria una potente fonte di energia, forse nucleare o qualcosa di non ancora inventato.
Scopri di più sull'esplorazione dello spazio nella MasterClass di Chris Hadfield.
come fare un pompino adeguato
MasterClass
Consigliato per te
Lezioni online tenute dalle più grandi menti del mondo. Amplia le tue conoscenze in queste categorie.
Chris HadfieldInsegna l'esplorazione dello spazio
Per saperne di più Dott.ssa Jane GoodallInsegna Conservazione
Scopri di più Neil deGrasse TysonInsegna pensiero scientifico e comunicazione
Scopri di più Matthew WalkerInsegna la scienza del sonno migliore
Per saperne di più