איך נחתים ירחי מחדש כאשר אין חמצן?

2023 מְחַבֵּר: Sherilyn Boyd | [email protected]. : 2023-09-25 22:42

במנוע הדלק המונע בנזין אופייני, הכוח מיוצר בצילינדרים, שכל אחד מהם מורכב מפיר עם בוכנה הדוקה היטב, הנעה למטה כדי לצייר באוויר ובבנזין. כאשר שסתום הכניסה נסגר, הבוכנה נע לאחור, דוחס את התערובת ומגדיל את הטמפרטורה שלה (ובכך, יעילות). כאשר תקע את הניצוץ, הבנזין הוא הצית, ואת החום שפורסמו והאנרגיה בהתפוצצות בעקבות הכוננים את הבוכנה בחזרה למטה.

בצד השני של הבוכנה (מול שסתום הכניסה ואת המצת) הוא מוט חיבור המחובר גל ארכובה. לכן, כאשר הבוכנה הוא נאלץ למטה, הוא דוחף את מוט, אשר מזיז את גל ארכובה מסתובבת. תהליך זה עובד כל כך טוב, כי הוא היה משוכפל מאות מיליוני פעמים בכל דבר, החל מ chainsaws כדי פורד F-150s.

עם זאת, שיטה זו של ייצור אנרגיה מסתמך על נוכחות חמצן באווירה לשלב עם פחמן בבנזין. בחלל, כמובן, הסיבה שאף אחד לא שומע אותך צועקת היא כי אין אוויר (או חמצן). הזן רקטות.

רקטה אינה מסתמכת על גל ארכובה, אלא על גירוש של משהו, בין אם הוא גז, נוזל, מוצק או אנרגיית קרינה פשוטה, דרך פתח קטן (נחיר). לכן, שלא כמו משאית כי לא צריך לשאת חמצון שלה מאז זה יכול לצייר אוויר מהסביבה המקיפה שלה, ספינות עם מנועי רקטות צריך לשאת את כל שלהם propellant איתם.

כמובן, זה יהיה בלתי מעשי (אם לא בלתי אפשרי) לגרור מספיק חמצן גז בחלל כדי להיות טיסה משמעותית. כדי לעקוף בעיה זו, חלופות פותחו, בעיקר בצורה של דלקים מוצקים נוזלי.

מוצקים propellants מגיעים בשני סוגים עיקריים - הומוגנית ומרוכזת. עם שניהם, הדלק והחמצן מאוחסנים יחד, וכוח מופק כאשר שני הציתו.

הומוגנים מוצקים הומוגניים הם ייחודיים כי הן חמצון ודלק קיימים יחד כמו תרכובת אחת, יציב, או פשוט ניטרוצלולוזה או יחד עם ניטרוגליצרין.

מצד שני, עם דחוסים מוצקים מוצקים, הדלק וחמצון הם חומרים נפרדים אשר שולבו לתערובת אבקתית או מגובשת, אשר בדרך כלל מורכבת של חנקתי אמוניום או כלור, או אשלגן כלור (כמו חמצון), וכמה סוג דלק פחמימני מוצק (בדומה לאספלט או פלסטיק).

דחוסים מוצקים כבר זמן רב בשימוש עם כלי שיגור, כולל מעבורת של מעבורת מאיצים כי כל הפיק 3.3 מיליון פאונד דחף.

עם propellants נוזלי, ישנם שלושה סוגים עיקריים: נפט מבוססי, cryogenic ו hypergolic. כל שלוש שיטות הנעה אלה מאחסנים את המחמצנים שלהם ואת הדלקים בנפרד עד שהדחף נחוץ. כאשר טילים מתדלקים עם דלק נוזלי הם ירו, קצת כל (דלק וחמצן) הוא הציג לתוך חדר הבעירה שבו הם משלבים ובסופו של דבר להתפוצץ - לייצר את הכוח הדרוש.

דלקים מבוססי דלק נוזלי, כפי שהשם מרמז, לערבב מוצר נפט (כמו נפט) עם חמצן נוזלי, אשר, להיות מרוכז מאוד, הופך אותו יעיל וחזק דלק. ככזה, שיטה זו הייתה בשימוש נרחב עבור רקטות רבות, כולל השלבים הראשונים של סטורן I, IB ו- V, כמו גם סויוז.

עוד דלק נוזלי מסתמך על קריוגני (טמפרטורה נמוכה) גזים נוזליים; שיטה אחת מעורבת מימן נוזלי (דלק) עם חמצן נוזלי (חמצון). יעיל מאוד אך קשה לאחסן במשך זמן רב בגלל הצורך לשמור על שניהם קרים כל כך (מימן נשאר נוזל ב -423 F, וחמצן ב -297F), דלקים קריוגניים שימשו רק ביישומים מוגבלים, למרות אלה כוללים את המנועים העיקריים של במעבורת החלל ובשלבים מסוימים של דלתא הרביעי וחלק מטילי סטורן.

עם דלקים מבוססי נפט ו cryogenic, סוג כלשהו של הצתה נדרשת, או באמצעות פירוטכניקה, כימיים או אמצעים חשמליים; עם זאת, עם סוג שלישי של דלק נוזלי, hypergolic, אין צורך בהצתה.

דלקים היפרגוליים נפוצים כוללים צורות שונות של הידרזין (כולל dimethylhyhydrazine unymmetrical ו monomethylhydrazine), ואילו tetroxide חנקן משמש לעתים קרובות כחמצן.

נוזלי אפילו בטמפרטורת החדר, דחוסים hypergolic קל לאחסן, אשר יחד עם שלהם spustaneous דליפה להפוך אותם רצוי מאוד עבור מספר יישומים, כגון מערכות תמרון. לכן, למרות שהחומרים המעורבים הם רעילים וקורוזיביים, דלקים היפרבוליים משמשים לעתים קרובות, כולל במעבורת החלל של מערכת תמרון, ובנוגע לשאלה הנדונה, מודול הירח אפולו (LM).

ארבעה קבלני משנה עבדו תחת הקבלן הראשי, Grumman Corporation, כדי לבנות את LM, עם חברת Bell Aerosystems שנבחרה לפיתוח הנעה שלה.העבודה החלה בפרויקט בינואר 1963, אך המהנדסים עדיין השתלבו במנוע העלייה בסוף ספטמבר 1968, כשמכונת ההזרקה הראשונית של בל הופעלה על ידי רוקטדין, קבלן המשנה שגם בנה את מנוע הירידה.

מונע על ידי מנוע gimbaled, קבוע דחף מופעל על ידי Aerozine 50 דלק וחנקן tetroxide חמצון, חומרים hypergolic שסיפק את הדחף הדרוש כדי לקבל את LM מעל פני הירח היו כל כך קורוזיבי כי הם שרפו את המנוע בכל פעם שהם נורו (הדורשים את בנייתו מחדש של המנוע). כתוצאה מכך, אף אחד מן מנועי העלייה לאף אחד מה- LM לא נבדק או נורה לפני שהרים את האסטרונאוטים של אפולו מהירח.