Hvad driver raketter?

Vi bruger raketter til at bringe os til grænserne for menneskelig udforskning og for at sætte den teknologi på plads, der forbinder fjernbeliggende individer og tillader os at skabe og implementere nogle af vores mest komplekse teknologier. Men af alle motorer, der bruges til at flytte os og vores systemer, er rakettemotoren sandsynligvis den enkleste.

Fornuelse

Når brændstof brænder, kombinerer det med ilt for at danne lettere gaser og varme. Dette kaldes fornuelse. Gaserne udvider sig hurtigt, da de er meget mindre tyngde end brændstofet selv. Når krudtet i en fyrværkeri brænder, har de udvidende gaser ingen sted at gå, så den pludselige stigning i tryk ødelægger hylsteret på fyrværkeriet. Det svage tætning mellem hylsteret og kuglen i en patron tillader de udvidende gaser at presse kuglen væk fra hylsteret ud af geværløbet. Det presser også geværet væk fra fornuelsesstedet, hvilket forårsager rekyl, når en pistol affyres. Fornuelsesmotorer brænder brændstof for at skabe bevægelse, men hvor benzinmotorer bruger den fornuelse til at bevæge komplekse maskiner, bruger raketter deres kraft direkte. I en rakettemotor, som med en kugle, er den kraft, der skabes af fornuelsen af brændstoffer, fokuseret i én retning; den er fokuseret mod åbningen af løbet i en pistol og mod åbningen i bunden af raketten i en rakettemotor. Snarere end at bruge fornuelsen til at presse et projektil væk fra de udvidende gaser, bruger en rakettemotor den kraft til at drive sig selv væk fra de udvidende gaser, ligesom rekylen af en riffel.

Oxidator

Raketbrændstof er en kombination af brændstof og oxidator. Brændstof har brug for ilt for at brænde. Enhver ilt til stede i luften inde i en rakettemotor brænder hurtigt op under fornuelse. Rakettemotorer bruger oxidatorer, stoffer, der frigiver ilt, mens brændstofet brænder, for at levere en konstant kilde til ilt. De to hovedtyper brændstof, der bruges i raketbrændstof, er fast og flydende.

Fast brændstof

Faste brændstoffer er lette og stabile ved stuetemperatur. De er designet med en hul kerne, der tillader de udvidende gaser at slippe ud, mens brændstofet brænder. Oxidatoren er inkorporeret i brændstofblandingen. Faste brændstoffer kan ikke stoppes, når de er tændt. Disse motorer brænder, indtil deres brændstof er forbrugt. De to faste raketboostere på hver side af rumfartøjets eksterne tank giver hovedkilden til skub under lancering. På grund af deres stabilitet og enkelthed bruges faste brændstoffer også i kommercielle modelraketter.

Flydende brændstof

I en rakette, der bruger flydende brændstoffer, opbevares brændstofet og oxidatoren i separate tank. De to væsker tillades at blande, ofte ved at blive sprøjtet sammen i fornuelsestanken, og enten tænder ved kontakt eller tændes af en ekstern tændingskilde, afhængigt af den type brændstof, der bruges. Disse brændstoffer er mindre stabile end faste brændstoffer - flydende ilt, en almindelig oxidator, skal holdes ved en meget lav temperatur for at holde det i flydende tilstand. Fornuelsen af flydende brændstof kan dog justeres eller endda stoppes, før brændstofet er forbrugt. Den store eksterne tank, som rumfartøjet er vedhæftet under lancering, bærer det flydende brændstof, som rumfartøjet bruger under lancering.