Che cosa è un motore criogenico?

Un motore criogenico è tipicamente un motore a razzo destinato a uno sfuggire alla gravità terrestre per inviare sonde in distanziati o per sollevare i satelliti in orbita. Essi utilizzano combustibili liquidi che vengono raffreddati a temperature molto basse e che altrimenti sarebbero in stato gassoso a pressione atmosferica normale e temperatura, come l'idrogeno e l'ossigeno. Questi combustibili sono utilizzati in uno dei due modelli principali per produrre la forza propellente. Sia l'idrogeno viene vaporizzato come combustibile e accesa dalla ossidante dell'ossigeno per generare spinta razzo caldo standard, o sono mescolati per creare vapore super calda che esce dall'ugello motore e crea spinta.

Cinque le nazioni attualmente in possesso di sistemi di propulsione di motori criogenici successo testati a partire dal 2011. Tra questi gli Stati Uniti, la Russia e la Cina, così come la Francia e il Giappone. Lavora presso il Centro Aerospaziale Tedesco in Lampoldshausen, in Germania, è in corso lo sviluppo di propulsione criogenica. L'India ha anche testato sul campo un progetto razzo criogenico di recente, nel 2009, ha prodotto a Indian Space Research Organisation (ISRO), che ha portato in fallimento catastrofico del veicolo di prova.

Ingegneria criogenica per combustibili per i razzi è stato intorno almeno dal design 1960-era del razzo Saturn V, utilizzato dalle missioni Apollo degli Stati Uniti Luna. Motori principali di The US Space Shuttle utilizzano combustibili criogenicamente-memorizzati, come fanno alcuni primi modelli di missili balistici intercontinentali (ICBM) usati come deterrenti nucleari di Russia e Cina. Razzi a propellente liquido hanno una maggiore spinta e, quindi, la velocità rispetto alle loro controparti a combustibile solido, ma vengono memorizzati con serbatoi vuoti, come i combustibili possono essere difficili da mantenere, e deteriora valvole del motore e raccordi nel tempo. Utilizzando combustibile criogenico come propellente ha richiesto impianti di stoccaggio per il carburante, in modo che possa essere pompata in serbatoi di contenimento di motori a razzo quando necessario. Poiché il tempo di lancio di missili che sono alimentati da un motore criogenico può essere ritardata fino a diverse ore, e lo stoccaggio di combustibile è rischioso, gli Stati Uniti convertito a tutti i solidi ICBM nucleari alimentata in 1980.

L'idrogeno liquido e ossigeno liquido sono conservati a livello di -423 ° Fahrenheit (-253 ° C) e -297 ° Fahrenheit (-183 ° C), rispettivamente. Questi elementi sono facilmente reperibili e offrono uno dei più grandi tassi di conversione energetica di combustibili liquidi per propulsione a razzo, così sono diventati i carburanti di scelta per ogni nazione a lavorare su progetti di motori criogenici. Essi producono anche uno dei tassi più alti di impulsi specifici noti per chimica a razzo propulsione di fino a 450 secondi. Impulso specifico è una misura della variazione di momento per unità di carburante consumata. Un razzo generando 440 impulso specifico, come un motore criogenico Space Shuttle nel vuoto, raggiungerebbe una velocità di circa 9900 miglia all'ora (15,84 mila chilometri all'ora), che è appena sufficiente a mantenere in orbita attorno alla Terra decomposizione per periodo esteso di tempo.

Una nuova variante di motori criogenici è l'Extensible criogenica Engine Common (CECE) sviluppato dalla National Aeronautics and Space Administration (NASA) negli Stati Uniti. Utilizza tipico ossigeno liquido e idrogeno, ma l'intero motore stesso è anche raffredda. Il carburante mescola per creare 5.000 ° Fahrenheit (2.760 ° C) vapore surriscaldato come forma di razzo spinta che può essere strozzato su e giù da poco più di 100% di livelli di spinta 10%, per le manovre in ambienti atterraggio come sulla superficie di la luna. Il motore è stato sottoposto a test di successo più tardi del 2006, e può essere utilizzato su entrambe le future missioni umane su Marte e Luna.

  • Un razzo Saturn V, che ha usato carburante criogenico, spinse la missione Apollo 11 sulla Luna.
  • L'idrogeno liquido è comunemente utilizzato come combustibile per un motore criogenico.
  • Ingegneria criogenica è coinvolto nella preparazione e conservazione dei combustibili utilizzati nella maggior razzi alimentati liquidi convenzionale.
  • L'ossigeno può essere utilizzato come combustibile per un motore criogenico.