Bagaimana Pelancaran Lunar Melancarkan Apabila Tidak Ada Oksigen?

2023 Pengarang: Sherilyn Boyd | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-09-25 22:43

Dalam enjin kereta api petrol yang biasa, kuasa dihasilkan di silinder, masing-masing terdiri daripada aci dengan omboh yang dipasang dengan ketat yang bergerak ke udara dan petrol. Apabila injap pengambilan ditutup, omboh bergerak ke belakang, memampatkan campuran dan meningkatkan suhunya (dan dengan itu, kecekapan). Apabila plag menyalakan api, petrol dinyalakan, dan haba yang dikeluarkan dan tenaga dalam letupan berikutnya mendorong piston kembali ke bawah.

Di hujung lain omboh (bertentangan dengan injap pengambilan dan palam pencucuh) adalah rod penyambung yang dilampirkan pada engkol engkol. Oleh itu, apabila omboh dipaksa turun, ia menolak rod, yang menggerakkan engkol berputar. Proses ini berfungsi dengan baik bahawa ia telah direplikasi ratusan juta kali dalam segala hal dari gergaji kepada Ford F-150s.

Walau bagaimanapun, kaedah menghasilkan tenaga bergantung pada oksigen yang hadir di atmosfera untuk bergabung dengan karbon di dalam petrol. Di ruang angkasa, tentu saja, sebab tiada siapa yang boleh mendengar jeritan anda kerana tidak ada udara (atau oksigen). Masukkan roket.

Sebuah roket tidak bergantung pada sebuah crankshaft, tetapi dengan pengusiran sesuatu, sama ada gas, cecair, pepejal atau tenaga berseri, melalui pembukaan kecil (muncung). Oleh itu, tidak seperti trak yang tidak perlu membawa pengoksida kerana ia boleh menarik udara dari persekitarannya, kapal-kapal dengan enjin roket perlu membawa semua propelan mereka dengan mereka.

Sudah tentu, tidak praktikal (jika tidak mustahil) untuk mengangkut oksigen gas yang cukup ke angkasa untuk memiliki penerbangan bermakna. Untuk menyelesaikan masalah ini, alternatif telah dibangunkan, terutamanya dalam bentuk pensel pepejal dan cecair.

Propellants pepejal datang dalam dua jenis utama - homogen dan komposit. Dengan kedua-duanya, bahan api dan oksidator disimpan bersama, dan kuasa dihasilkan ketika kedua-duanya dinyalakan.

Penyokong pepejal homogen adalah unik kerana kedua-dua pengoksida dan bahan api wujud bersama sebagai sebatian tunggal, tidak stabil, sama seperti nitrocellulose atau bersama dengan nitrogliserin.

Sebaliknya, dengan bahan penyokong pepejal komposit, bahan api dan oksidator adalah bahan yang berbeza yang telah digabungkan menjadi serbuk atau campuran yang terhablur, yang biasanya terdiri daripada ammonium nitrat atau klorat, atau kalium klorat (sebagai pengoksida), dan beberapa jenis bahan api hidrokarbon pepejal (sama seperti asfalt atau plastik).

Pendorong kukuh telah lama digunakan dengan kenderaan pelancaran, termasuk penggalak pelancaran Space Shuttle yang masing-masing menghasilkan 3.3 juta pound thrust.

Dengan propelan cecair, terdapat tiga jenis utama: berasaskan petroleum, cryogenic dan hypergolic. Ketiga kaedah penggerak ini menyimpan pengoksidaan dan bahan api secara berasingan sehingga teras diperlukan. Apabila roket yang dipandu dengan bahan peledak cecair dipecat, sedikit (bahan bakar dan pengoksida) diperkenalkan ke dalam kebuk pembakaran di mana mereka menggabungkan dan akhirnya meletup - menghasilkan kuasa yang diperlukan.

Petikan cecair berasaskan petroleum, seperti namanya, menyatukan produk petroleum (seperti minyak tanah) dengan oksigen cecair, yang, menjadi sangat pekat, menjadikannya sebagai propelan yang cekap dan berkuasa. Oleh itu, kaedah ini digunakan secara meluas untuk banyak roket, termasuk peringkat pertama Saturnus I, IB dan V, serta Soyuz.

Satu lagi propelan cair bergantung kepada kriogenik (super suhu rendah) gas cair; satu kaedah biasa mencampurkan hidrogen cecair (bahan bakar) dengan oksigen cecair (pengoksida). Sangat cekap tetapi sukar untuk disimpan lama kerana keperluan untuk menjaga keduanya sangat sejuk (hidrogen kekal cecair di -423F, dan oksigen di -297F), kipas kriogenik telah digunakan hanya dalam aplikasi terhad, walaupun termasuk enjin utama Shuttle Angkasa dan beberapa peringkat Delta IV dan beberapa roket Saturnus.

Dengan kedua-dua petrol berasaskan petroleum dan kriogenik, sesetengah jenis pencucuhan diperlukan, sama ada melalui alat piroteknik, kimia atau elektrik; Walau bagaimanapun, dengan jenis ketiga propellant cecair, hypergolic, tiada pencucuhan diperlukan.

Bahan api hypergolic biasa termasuk bentuk hidrazin yang berlainan (termasuk dimethylhydrazine dan monomethylhydrazine yang tidak simetri), manakala nitrogen tetroksida sering digunakan sebagai pengoksida.

Cecair walaupun pada suhu bilik, pendorong hypergolic mudah disimpan, yang bersama-sama dengan kebakaran spontan mereka menjadikannya sangat wajar untuk beberapa aplikasi, seperti dalam sistem manuver. Oleh itu, walaupun bahan-bahan yang terlibat sangat toksik dan menghakis, bahan api hiperbolik sering digunakan, termasuk dalam sistem manuver orbital Shuttle Angkasa dan, yang berkaitan dengan soalan di sebalik modul lunar Apollo (LM).

Empat subkontraktor bekerja di bawah kontraktor utama, Grumman Corporation, untuk membina LM, dengan Bell Aerosystems Company dipilih untuk pembangunan pendakian pendakiannya.Kerja bermula pada projek itu pada bulan Januari 1963, namun jurutera masih berkonsentrasi dengan enjin pendakian semenjak September 1968, apabila penyuntik propelan awal Bell telah dihidupkan untuk satu yang direka oleh Rocketdyne, subkontraktor yang juga membina enjin keturunan.

Didorong oleh enjin yang tidak gimbal, tujahan tetap dan dikuasakan oleh bahan api Aerozine 50 dan nitrogen tetroksida oksidator, bahan hypergolic yang menyediakan tujah yang diperlukan untuk mendapatkan LM dari permukaan Bulan begitu menghakis bahawa mereka membakar enjin setiap kali mereka telah dipecat (memerlukan enjin dibina semula). Akibatnya, tiada satuan enjin untuk mana-mana LMs diuji atau dipecat sebelum mengangkat angkasawan Apollo dari Bulan.