Raketni motorji. Kakšni so in kakšni še bodo.
Zadnjih deset let je bilo v znamenju povečanega zanimanja za kolonizacijo vesolja. Poleg državnih služb kot je ameriška NASA, so se začela pojavljati zasebna podjetja, ki vidijo potencialne zaslužke izven Zemlje. The final frontier je postalo vesolje. SpaceX, Blue Origin, Honyan in še mnogo drugih vlagajo ogromno denarja v raziskave tehnologij, ki bodo zapuščanje naše atmosfere in potovanje po kozmosu naredile cenejše, varnejše in pogostejše. Danes si oglejmo nekaj raketnih motorjev, njihove dobre in slabe plati ter uporabo v prihodnosti.
Kemični – s takšnim je letel že Armstrong
Delimo jih na motorje s trdim gorivom (solid-fuel) in tekočim gorivom (liquid-fuel). V zgorevalno komoro se dovaja gorivo in oksidator. Reagirata in ustvarita zelo stisnjen in vroč plin, ki uhaja iz šobe na dnu ter potiska raketo naprej. Kot gorivo se večinoma uporabljata tekoči vodik ali aluminijev prah, oksidator je kisik. Trenutno je to najbolj uporabljen tip motorja, hkrati pa tudi edini, ki je sposoben raketo ponesti izven Zemljinega privlaka. Slabi plati sta velika poraba goriva in nevarnost nesreč. Ta motor je tudi doživel največ raziskav in izboljšav, kot naprimer sistem faznega izgorevanja, ki poveča moč motorja in zmanjša porabo goriva. Podjetje SpaceX je pred kratkim eksperimentiralo z metanom kot gorivom. Ravno zaradi napredkov v izdelavi teh motorjev, jim je uspelo uspešno izstreliti raketo s pogonom na metan. To so v 60-ih že poskušali Rusi in ameriška vlada na prelomu tisočletja, vendar jim takrat ni uspelo.
Elektronski ali ionski– je kdo igral OGame?
Čeprav morda veliko ljudi še ni slišalo za ta tip motorja, se jih že nekaj časa uporablja pri uravnavanju smeri in obračanju vesoljskih plovil. V komori se nahaja kakšen težak, po možnosti žlahtni (slabo reaktiven) plin, kot je ksenon. Atome nato električno nabijemo in z elektromagneti usmerjamo proti izpušni šobi. Tok delcev prenese kinetično energijo na raketo in jo poganja naprej. Ti motorji so počasni a hkrati zelo varčni. Poleg tega jih večinoma poganjamo s sončnimi celicami. Idealni tekač na dolge proge, ne premore pa dovolj moči, da bi dvignil raketo z obličja Zemlje. Med drugimi ga ravnokar uporablja misija Bepi-Colombo, ki potuje proti Merkurju, NASA pa namerava ta motor uporabiti za postojanko Lunar Gateway, ki bo krožila okoli Lune.
Solarna jadra – kot na morju ampak v vesolju. #vesoljskiturizem
Pravzaprav to ni motor. Kot pove že ime, deluje kot jadro, v katerega se upre veter in s seboj povleče ladjo. Le da se v vesolju v jadro upro fotoni. Ker tam ni atmosfere, ki blokira nekatere najbolj energijsko nabite fotone, niti upora, ki zavira gibanje na zemlji, lahko premikamo vesoljska plovila le s svetlobo. Vendar jadra je težko in drago izdelati pa še zelo velika morajo biti. Večja kot so, večja je tudi nevarnost, da se v njih zaleti kakšna izmed milijard vesoljskih smeti.
Japonsko plovilo IKAROS je na tak način obletelo Venero. Nadaljnji razvoj solarnih jader poskuša povečati hitrost potovanja z njimi. Predlagajo laserje.
Fizijsko-termalni ali jedrski – več kot dvakrat večja hitrost
To so resnični motorji prihodnosti. Ameriška agencija DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) je podpisala pogodbo s tremi izmed prej omenjenih privatnih podjetij Blue Origin, Lockheed Martin in General Atomics, da razvijejo takšen motor. Jedrski pogon se že zdaj uporablja v zloglasnih jedrskih podmornicah, v vesoljski tehnologiji pa je nekaj novega. Težava je, kako narediti takšen motor dovolj majhen in lahek, da ga bo smiselno vgraditi v raketo.
Pri jedrski fiziji ali razpadu se sproščajo ogromne količine energije (beri toplote), ki bo uporabljena, da gorivo v raketnem motorju segreje in pod pritiskom pošilja skozi šobo na zadnji strani. To bo poganjalo raketo naprej po enakem principu kot pri kemičnih raketnih motorjih. Poenostavljeno rečeno, vlogo kemijske reakcije med oksidatorjem in gorivom prevzame jedrska reakcija. Prevzame pa tudi nevarnost, ki jo predstavljajo kemični motorji. Ob neuspelem izstrelu, kjer pride do eksplozije, bi bila ta zaradi prisotnosti radioaktivnih elementov še toliko hujša.
Znanstveniki predvidevajo, da ta motor še vedno ne bo mogel rakete izstreliti v vesolje. V medplanetarnem prostoru pa jo bo lahko poganjal veliko hitreje, kot to zmorejo kemični motorji. Predvidevajo, da bo pot iz Zemlje do Marsa skrajšal s sedmih mesecev na zgolj tri.
Viri:
A New Era of Spaceflight? Exciting Advances in Rocket Propulsion
Novinar
