ما هي أنواع وقود الصواريخ المختلفة؟ تعرف على معلومات حول وقود الصواريخ الصلب والسائل وكيف تغير وقود الصواريخ بمرور الوقت

يدور تصميم الصواريخ حول المقايضات: فكل رطل إضافي من البضائع يحتاجه الصاروخ لرفعه عن سطح الأرض يتطلب مزيدًا من الوقود ، بينما تضيف كل قطعة وقود جديدة وزنًا للصاروخ. يصبح الوزن عاملاً أكبر عند محاولة الحصول على مركبة فضائية في مكان ما بعيدًا مثل المريخ ، والهبوط هناك والعودة مرة أخرى. وفقًا لذلك ، يجب أن يكون مصممو المهام حكيمًا وفعالًا قدر الإمكان عند معرفة ما يجب تعبئته على متن سفينة متجهة إلى الفضاء وأي الصواريخ يجب استخدامها.

انتقل إلى القسم

• 2 أنواع مختلفة من وقود الصواريخ
• ماذا تحتاج الصواريخ إلى جانب الوقود؟
• كيف تغير وقود الصواريخ بمرور الوقت؟
• تعرف على المزيد حول MasterClass لكريس هادفيلد

يعلمك القائد السابق لمحطة الفضاء الدولية علم استكشاف الفضاء وما يخبئه المستقبل.

2 أنواع مختلفة من وقود الصواريخ

هناك نوعان رئيسيان من الوقود المستخدم لإخراج الصواريخ من الأرض: صلب وسائل. في الولايات المتحدة ، تستخدم وكالة ناسا ووكالات الفضاء الخاصة كليهما.

• الصواريخ الصلبة بسيطة وموثوقة ، مثل الشمعة الرومانية ، وبمجرد اشتعالها لا يوجد ما يمنعها: فهي تحترق حتى تنفد ، ولا يمكن خنقها للتحكم في الدفع. الوقود الصلب هو مركب يتكون بشكل نموذجي من مؤكسد صلب (على سبيل المثال ، نترات الأمونيوم ، ثنائي نتراميد الأمونيوم ، فوق كلورات الأمونيوم ، نترات البوتاسيوم) في مادة رابطة بوليمر (عامل ربط) ممزوج بمركبات نشطة (مثل HMX ، RDX) ، إضافات معدنية (مثل HMX ، RDX) البريليوم والألمنيوم) والملدنات والمثبتات ومعدلات معدل الاحتراق (مثل أكسيد النحاس وأكسيد الحديد).
• توفر الصواريخ السائلة قوة دفع أقل ، ولكن يمكن التحكم فيها ، مما يسمح لرواد الفضاء بتنظيم سرعة المركبة الصاروخية ، وحتى إغلاق وفتح صمامات الوقود لإيقاف تشغيل الصاروخ وتشغيله. تشمل أمثلة الوقود السائل الأكسجين السائل (LOX) ؛ هيدروجين سائل أو رباعي أكسيد ثنائي النيتروجين مع الهيدرازين (N2H4) أو MMH أو UDMH.

تستخدم الوقود الدافع الغازي أحيانًا في بعض التطبيقات ، لكنها غير عملية إلى حد كبير للسفر في الفضاء. اهتم بعض علماء الفيزياء بالوقود الدافع الهلامي نظرًا لانخفاض ضغط البخار عند مقارنته بالوقود السائل. هذا يقلل من خطر الانفجار. تتصرف الدوافع الهلامية مثل الوقود الصلب في التخزين ومثل الوقود السائل المستخدم.

كيف تصنع كتاب غلاف صلب خاص بك

ماذا تحتاج الصواريخ إلى جانب الوقود؟

من أجل إحضار جسم إلى الفضاء ، فأنت بحاجة بالطبع إلى الوقود. تحتاج أيضًا إلى الأكسجين للحرق ، والأسطح الديناميكية الهوائية ومحركات gimbaling للتوجيه ، وفي مكان ما لتخرج الأشياء الساخنة لتوفير قوة دفع كافية.

يتم خلط الوقود والأكسجين وإشعالهما داخل محرك الصاروخ ، ثم يتمدد الخليط المتفجر والاحتراق ويصب في الجزء الخلفي من الصاروخ لخلق قوة الدفع اللازمة لدفعه للأمام. على عكس محرك الطائرة ، الذي يعمل داخل الغلاف الجوي وبالتالي يمكنه امتصاص الهواء للاندماج مع الوقود لتفاعل الاحتراق ، يحتاج الصاروخ إلى أن يكون قادرًا على العمل في فراغ الفضاء ، حيث لا يوجد أكسجين. وفقًا لذلك ، لا يجب أن تحمل الصواريخ الوقود فحسب ، بل يجب أن تحمل أيضًا إمدادات الأكسجين الخاصة بها. عندما تنظر إلى صاروخ على منصة الإطلاق ، فإن معظم ما تراه هو ببساطة خزانات الوقود - الوقود والأكسجين - اللازمة للوصول إلى الفضاء.

كيف تغير وقود الصواريخ بمرور الوقت؟

كانت هناك تغييرات قليلة في الكيمياء الأساسية لوقود الصواريخ منذ بداية رحلات الفضاء ، ولكن هناك تصميمات قيد الإعداد لصواريخ أكثر كفاءة في استهلاك الوقود.

من أجل تحسين كفاءتها ، يجب أن تكون الصواريخ أقل جوعًا للوقود ، مما يعني أن الوقود يحتاج إلى الخروج من الخلف بأسرع ما يمكن لإعطاء الزخم المطلوب ، وتحقيق نفس الدفع. الغاز المؤين ، الذي يتم دفعه عبر فوهة صاروخ باستخدام مسرع مغناطيسي ، يزن أقل بكثير من وقود الصواريخ التقليدي. يتم دفع الجسيمات المتأينة إلى الجزء الخلفي من الصاروخ بسرعة عالية بشكل لا يصدق ، مما يعوض عن وزنها الصغير أو كتلتها.

يعمل الدفع الأيوني جيدًا للدفع الطويل والمستدام ، ولكن نظرًا لأنه يخلق دفعة أقل تحديدًا ، فإنه يعمل حتى الآن فقط على الأقمار الصناعية الصغيرة الموجودة بالفعل في المدار ولم يتم توسيعه لسفن الفضاء الكبيرة. للقيام بذلك يتطلب مصدر طاقة قوي - ربما نووي ، أو شيء لم يتم اختراعه بعد.

تعرف على المزيد حول استكشاف الفضاء في MasterClass لكريس هادفيلد.

ما هو الفرق بين هولاندايز وبرنيز

فئة رئيسية

اقترح لك

دروس عبر الإنترنت تدرس من قبل أعظم العقول في العالم. توسيع معرفتك في هذه الفئات.

يعلم استكشاف الفضاء

يعلم الحفظ

يعلم التفكير العلمي والاتصال

يعلم علم النوم الأفضل