Hoe zijn Lunar Landers opnieuw gelanceerd wanneer er geen zuurstof is?

Hoe zijn Lunar Landers opnieuw gelanceerd wanneer er geen zuurstof is?

Of het nu gaat om tweetaktmotoren of vier, één cilinder of acht, de meeste motoren die we tegenwoordig gebruiken, worden aangedreven door de interne verbranding van brandstof en lucht; echter, het mengen van benzine en zuurstof is niet de enige manier om de energie te genereren die nodig is om een ​​vaartuig voort te stuwen, en in feite is het soms de minst effectieve keuze.

In de typische benzinemotor van een auto wordt er vermogen opgewekt in de cilinders, die elk bestaan ​​uit een as met een strak aangebrachte zuiger die naar beneden beweegt om lucht en benzine aan te zuigen. Wanneer de inlaatklep sluit, beweegt de zuiger weer omhoog, comprimeert het mengsel en verhoogt de temperatuur (en daardoor de efficiëntie). Wanneer de plug vonkt, wordt de benzine ontstoken en de vrijgegeven warmte en energie in de daaropvolgende explosie drijft de zuiger terug naar beneden.

Aan het andere uiteinde van de zuiger (tegenover de inlaatklep en bougie) bevindt zich een drijfstang die aan de krukas is bevestigd. Dus wanneer de zuiger naar beneden wordt gedrukt, duwt deze de stang, die de draaiende krukas beweegt. Dit proces werkt zo goed dat het honderden miljoenen keer is gerepliceerd in alles van kettingzagen tot Ford F-150's.

Deze methode voor het produceren van energie is echter afhankelijk van zuurstof die in de atmosfeer aanwezig is om te combineren met de koolstof in de benzine. In de ruimte is de reden dat niemand je kan horen schreeuwen natuurlijk omdat er geen lucht (of zuurstof) is. Ga raketten binnen.

Een raket vertrouwt niet op een krukas, maar op de uitdrijving van iets, of het nu gas, vloeistof, vaste of eenvoudig stralingsenergie is, door een kleine opening (mondstuk). Daarom moeten schepen met raketmotoren, in tegenstelling tot een vrachtwagen die zijn oxidatiemiddel niet hoeft te dragen omdat het lucht uit de omgeving kan halen, al hun drijfgas bij zich dragen.

Het zou natuurlijk onpraktisch (zo niet onmogelijk) zijn om voldoende gasvormige zuurstof de ruimte in te slepen om een ​​zinvolle vlucht te hebben. Om dit probleem te omzeilen, zijn alternatieven ontwikkeld, voornamelijk in de vorm van vaste en vloeibare drijfgassen.

Vaste drijfgassen zijn er in twee hoofdtypen: homogeen en composiet. Bij beide worden de brandstof en de oxidator samen opgeslagen en wordt er kracht opgewekt als de twee worden ontstoken.

Homogene vaste drijfgassen zijn uniek omdat zowel de oxidator als de brandstof samen bestaan ​​als een enkele, onstabiele verbinding, hetzij als gewoon nitrocellulose of samen met nitroglycerine.

Aan de andere kant, met samengestelde vaste stuwstoffen, zijn de brandstof en de oxidator verschillende materialen die zijn gecombineerd tot een poedervormig of gekristalliseerd mengsel, dat gewoonlijk ammoniumnitraat of chloraat of kaliumchloraat (als oxidatiemiddel) omvat, en enkele type vaste koolwaterstofbrandstof (vergelijkbaar met asfalt of plastic).

Vaste drijfgassen worden al lang gebruikt met lanceervoertuigen, waaronder de lanceringsversterkers van de Space Shuttle die elk 3,3 miljoen pond aan stuwkracht produceerden.

Met vloeibare stuwstoffen zijn er drie hoofdtypen: op aardolie gebaseerd, cryogeen en hypergolisch. Alle drie deze voortstuwingsmethoden slaan hun oxidatiemiddelen en brandstoffen apart op tot stuwkracht nodig is. Wanneer raketten die worden gevoed met een vloeibaar drijfgas worden afgevuurd, wordt een beetje van elk (brandstof en oxidatiemiddel) in een verbrandingskamer gebracht, waar ze worden gecombineerd en uiteindelijk exploderen - waardoor de benodigde stroom wordt geproduceerd.

Vloeibare drijfgassen op basis van aardolie, zoals de naam al aangeeft, mengen een aardolieproduct (zoals kerosine) met vloeibare zuurstof, wat, doordat het sterk geconcentreerd is, het een efficiënt en krachtig drijfgas maakt. Als zodanig werd deze methode veel gebruikt voor vele raketten, waaronder de eerste fasen van Saturn I, IB en V, evenals Sojoez.

Een ander vloeibaar drijfgas is gebaseerd op cryogene (superlage temperatuur) vloeibaar gemaakte gassen; een gemeenschappelijke methode mengt vloeibaar gemaakte waterstof (de brandstof) met vloeibaar gemaakte zuurstof (de oxidator). Zeer efficiënt, maar moeilijk te bewaren omdat de noodzaak om beide zo koud te houden (waterstof blijft een vloeistof bij -423F en zuurstof bij -297F), cryogene drijfgassen alleen in beperkte toepassingen zijn gebruikt, hoewel die de hoofdmotoren van de Space Shuttle en bepaalde stadia van de Delta IV en enkele van de Saturn-raketten.

Bij zowel op petroleum gebaseerde en cryogene drijfgassen, is enige vorm van ontsteking vereist, hetzij via pyrotechnische, chemische of elektrische middelen; echter, met het derde type vloeibaar drijfgas, hypergolisch, is geen ontsteking noodzakelijk.

Veel voorkomende hypergolische brandstoffen omvatten verschillende vormen van hydrazine (waaronder asymmetrisch dimethylhydrazine en monomethylhydrazine), terwijl stikstoftetroxide vaak als oxidatiemiddel wordt gebruikt.

Vloeibaar, zelfs bij kamertemperatuur, zijn hypergolische drijfgassen gemakkelijk op te slaan, hetgeen tezamen met hun spontane brandbaarheid hen zeer wenselijk maakt voor een aantal toepassingen, zoals in manoeuvreersystemen. Daarom zijn, hoewel de betrokken materialen zeer giftig en bijtend zijn, vaak hyperbolische brandstoffen gebruikt, inclusief in het orbitale manoeuvreersysteem van de Space Shuttle en, relevant voor de vraag, de Apollo-maanmodule (LM).

Vier onderaannemers werkten onder de hoofdaannemer, Grumman Corporation, om het LM te bouwen, met Bell Aerosystems Company geselecteerd voor de ontwikkeling van zijn opstijgaandrijving.In januari 1963 begon het werk aan het project, maar ingenieurs knepen nog aan het sleutelen in september 1968, toen Bells oorspronkelijke drijfgasinjector werd uitgeschakeld voor een exemplaar dat was ontworpen door Rocketdyne, de onderaannemer die ook de motor voor de afdaling bouwde.

Aangedreven door een niet-cardanische motor met vaste stuwkracht en aangedreven door Aerozine 50 brandstof- en stikstoftetroxide-oxidatiemiddel, waren de hypergolische materialen die de nodige stuwkracht verschaften om de LM van het oppervlak van de maan te krijgen, zo corrosief dat ze door de motor verbrandden telkens wanneer ze werden afgevuurd (waarbij de motor moet worden herbouwd). Als gevolg hiervan werden geen van de opstijgmachines voor een van de LM's getest of afgevuurd voordat de Apollo-astronauten van de maan werden gehaald.

Laat Een Reactie Achter