Kako je Lunar Landers ponovno zagnal, ko ni kisika?

2024 Avtor: Sherilyn Boyd | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 09:38

V tipičnem avtomobilskem motorju z bencinskim motorjem se moč proizvede v jeklenkah, od katerih vsaka sestoji iz gredi s tesno nameščenim batom, ki se premika navzdol, da se vleče v zrak in bencin. Ko se zapiralni ventil zapre, se bat pomakne nazaj, stisne mešanico in poveča svojo temperaturo (in s tem učinkovitost). Ko vtič iskri, se bencin vžge in sproščena toplota in energija v posledični eksploziji poganja bat nazaj navzdol.

Na drugem koncu bata (nasproti vstopnega ventila in svečke) je priključna palica, ki je pritrjena na ročično gred. Tako, ko je bata pritisnjena navzdol, potisne palico, ki premika vrtilno gred. Ta proces deluje tako dobro, da je bilo ponovljeno več sto milijonov krat v vse od motornih žag, do Ford F-150s.

Vendar ta metoda pridobivanja energije temelji na kisiku, prisotnem v atmosferi, da se kombinira z ogljikom v bencinu. V vesolju, seveda, razlog, zakaj nihče ne more slišati, kričite, ker ni zraka (ali kisika). Vpiši rakete.

Raketa se ne zanaša na ročično gred, temveč na izgon nekaj, bodisi plin, tekoča, trdna ali preprosto sevajoča energija, skozi majhno odprtino (šoba). Zato je za razliko od tovornjaka, za katerega ni treba nositi oksidanta, ker lahko narišeta zrak iz okolice, morajo ladje z raketnimi motorji nositi vse svoje pogonske snovi z njimi.

Seveda bi bilo nepraktično (če ne celo nemogoče) vleči dovolj plinastega kisika v vesolje, da bi imel pomemben let. Za rešitev te težave so bile razvite alternative, predvsem v obliki trdnih in tekočih goriv.

Trdni pogon je sestavljen iz dveh glavnih tipov - homogenih in kompozitnih. Z obema se gorivo in oksidator shranita skupaj, moč pa se proizvede, ko se vžgejo dve.

Homogeni trdni pogon je edinstven v tem, da sta oksidant in gorivo skupaj obstojna kot ena, nestabilna spojina, bodisi preprosto kot nitroceluloza ali skupaj z nitroglicerinom.

Po drugi strani pa so s sestavljenimi trdnimi pogonskimi sredstvi gorivo in oksidant različni materiali, ki so bili združeni v praškasto ali kristalizirano mešanico, ki je običajno sestavljena iz amonijevega nitrata ali klorata ali kalijevega klorata (kot oksidatorja), in nekateri vrsta trdnega ogljikovodikovega goriva (podobno kot asfalt ali plastika).

Trdni pogon je že dolgo uporabljal z lansirnimi vozili, vključno z vesoljskimi lopaticami Space Shuttle, ki so proizvedli 3,3 milijona funtov potiska.

S tekočimi pogonskimi sredstvi obstajajo tri glavne vrste: naftni, kriogenski in hiperholični. Vse tri pogonske metode shranjujejo svoje oksidante in goriva ločeno, dokler ni potreben potisk. Ko se izstreli rakete, ki jih poganja tekoči pogon, se v zgorevalno komoro vnese nekaj vsake (gorivo in oksidator), kjer se kombinirajo in na koncu eksplodirajo - proizvajajo potrebno moč.

Tekoči pogon na osnovi nafte, kot pove že ime, zmeša skupaj naftni produkt (npr. Kerozin) s tekočim kisikom, ki zaradi močne koncentracije postane učinkovit in močan pogon. Kot taka je bila ta metoda široko uporabljena za mnoge rakete, vključno s prvimi stopnjami Saturna I, IB in V ter Soyuzom.

Drugi tekoči pogon se opira na kriogenske (super nizke temperature) utekočinjene pline; ena pogosta metoda z utekočinjenim kisikom (oksidant) meša utekočinjen vodik (gorivo). Zelo učinkovito, vendar težko shraniti za dolgo, ker je treba tako ohladiti (vodik ostane tekočina pri -423F in kisik pri -297F), so kriogeni pogonski deli uporabljeni samo v omejenih aplikacijah, čeprav ti vključujejo glavne motorje Space Shuttle in nekatere faze Delta IV in nekatere raketne skupine Saturn.

Pri naftnih in kriogenih pogonskih gorivih je potrebna vrsta vžiga bodisi s pirotehničnimi, kemičnimi ali električnimi sredstvi; vendar s tretjo vrsto tekočega goriva, hiperglolnim, ni potrebe po vžigu.

Skupna hiperholična goriva vključujejo različne oblike hidrazina (vključno z nesimetričnim dimetilhidrazinom in monometilhidrazinom), medtem ko se dušik tetroksid pogosto uporablja kot oksidant.

Tekočine, tudi pri sobni temperaturi, so hiperholni pogon enostavno shranjevati, kar skupaj z njihovo spontano gorljivostjo postane zelo zaželeno pri številnih aplikacijah, kot so manevrirni sistemi. Zato je čeprav so zadevni materiali zelo strupeni in jedki, se pogosto uporabljajo hiperbolična goriva, vključno s sistemom za manevriranje vesoljskega ladijskega vesolja in, kar ustreza temu vprašanju, lunarni modul Lolar (LM) Apollo.

Štirje podizvajalci so delali pod vodilnim izvajalcem, Grumman Corporation, za izgradnjo LM, z družbo Bell Aerosystems Company, ki je bila izbrana za razvoj njegovega vzpenjanja.Delo se je začelo na projektu januarja 1963, vendar so inženirji še vedno tangrirali z vzpenjalnim motorjem šele septembra 1968, ko je bil Bellov začetni vbrizgalnik goriva zamenjal za tisto, ki jo je izdelal Rocketdyne, podizvajalec, ki je prav tako zgradil spustni motor.

Hipergolni materiali, ki so poskrbeli za potiskanje, ki je potreben, da bi se LM oddaljil od površine Zemlje, so bili tako jedki, da so spali skozi motor, vsakič, ko so jih sprožili z motorjem brez gimbaliranega motorja s pritrjenim potiskom in s pogonom na gorivo in dušikov tetroksidni oksidant. so bili odpušeni (zahteva, da se motor ponovno zgradi). Posledično niso bili preskušeni ali odpušeni nobeni od vzpenjalnih motorjev za katerikoli LM-jev pred dviganjem astronavtov Apollo z Luno.