Wetenschap
Hoe luchtademende raketten zullen werken
Terwijl de meeste projecten van NASA ter inspiratie naar de toekomst kijken, kijkt een van de projecten van het ruimteagentschap naar een meer conventionele motortechnologie om ruimtereizen goedkoper te maken. In een poging om de lading van ruimtevaartuigen bij de lancering te verlichten, hebben NASA-ingenieurs een nieuwe raketmotor ontworpen die de noodzaak van een oxidatiemiddel aan boord elimineert. In plaats daarvan deze nieuwe luchtademende raket De motor haalt zuurstof uit de lucht om brandstof te verbranden terwijl hij in een baan om de aarde raast.
Raketafbeeldingengalerij
Het idee van een motor die lucht aanzuigt om stuwkracht te leveren is niet nieuw. Straalmotoren gebruiken dit proces al tientallen jaren. Het gebruik van lucht uit de atmosfeer voor supersonische straalmotoren om een lichtgewicht ruimtevaartuig aan te drijven zal uiteindelijk de kosten verlagen om het ruimtevaartuig in een baan om de aarde te brengen. Momenteel kost het ongeveer $10.000 per pond ($22.000/kg) om een object in een baan om de aarde te brengen. Tegen die prijzen zou het $1.500.000 kosten om een persoon van 150 pond de ruimte in te sturen. Het doel van NASA is om de lanceringskosten binnen de komende 25 jaar terug te brengen tot slechts een paar honderd dollar per pond. Ze geloven dat een manier om dat te doen is door de meer dan een miljoen kilo vloeibare oxidatiemiddel te dumpen dat momenteel nodig is voor verbranding.
"Luchtademende raketmotortechnologieën hebben het potentieel om de ruimtegrens te openen voor gewone mensen", zegt Uwe Hueter van NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, Alabama. In deze editie van How Stuff WILL Work , ontdek je hoe je met een van deze luchtademende raketten de ruimte in kunt vliegen, hoe de motoren werken en hoe luchtademende raketten de ruimte in worden gelanceerd.
Inhoud
- De motor
- Opstijgen
De motor
In een conventionele raketmotor worden een vloeibaar oxidatiemiddel en een brandstof in een verbrandingskamer gepompt waar ze verbranden om een stroom hete gassen onder hoge druk en hoge snelheid te creëren. Deze gassen stromen door een mondstuk dat ze verder versnelt (uitlaatsnelheden van 5.000 tot 16.000 km / u zijn typisch) en verlaten vervolgens de motor. Dit proces zorgt voor stuwkracht voor het ruimtevaartuig.
Als je het artikel over hoe raketmotoren werken hebt gelezen, weet je dat de space shuttle 143.000 liter vloeibare zuurstof nodig heeft, die ongeveer 1.359.000 pond weegt. Wanneer hij leeg is, weegt de shuttle zelf slechts 165.000 pond, de externe tank weegt 78.100 pond en de twee solide raketboosters wegen elk 185.000 pond. Dat is een totaal van 613.000 pond. Wanneer je brandstof en oxidatiemiddel toevoegt, stijgt het totale gewicht van het voertuig naar 4,4 miljoen pond.
NASA heeft vastgesteld dat het gewicht van een voertuig bij de lancering gemakkelijk kan worden verlaagd als ze de vloeibare oxidator zouden wegnemen, waardoor het gewicht van het voertuig snel zou dalen tot ongeveer 3,1 miljoen pond. Dat is nog steeds een zwaar voertuig, maar het zou een enorme kostenbesparing betekenen voor het lanceren van een voertuig in een baan om de aarde.
Dus als je de vloeibare zuurstof verwijdert, zou de brandstof dan niet in staat zijn te verbranden en stuwkracht te leveren? Je moet buiten de normale werking van een conventionele raketmotor denken. In plaats van een vloeibaar oxidatiemiddel te gebruiken, zal een luchtademende raket, zoals de naam al doet vermoeden, lucht uit de atmosfeer opnemen. Het zal het vervolgens combineren met de brandstof om verbranding te creëren en stuwkracht te leveren.
Een luchtademende raketmotor, ook wel een raketgebaseerde motor met gecombineerde cyclus genoemd , lijkt sterk op een straalmotor. Bij een straalmotor wordt lucht aangezogen door de compressor. De motor comprimeert vervolgens de lucht, combineert deze met brandstof en verbrandt het product, dat uitzet en stuwkracht levert. Een straalmotor kan slechts maximaal Mach 3 of 4 worden gebruikt voordat de onderdelen oververhit raken. In een supersonische verbrandingsmotorjet, of scramjet , een luchtinlaat zuigt lucht aan. De lucht wordt vertraagd en samengedrukt terwijl het voertuig door de atmosfeer snelt. Er wordt brandstof toegevoegd aan de supersonische luchtstroom, waar de twee zich vermengen en verbranden. Brandstoffen die het meest waarschijnlijk in de luchtademende raketten zullen worden gebruikt, zijn onder meer vloeibare waterstof of koolwaterstofbrandstof.
Opstijgen
Hoe efficiënt luchtademende raketten ook zijn, ze kunnen niet de stuwkracht leveren voor een lancering. Daarvoor worden twee opties overwogen. NASA kan turbojets of luchtaangedreven raketten gebruiken om het voertuig van de grond te krijgen. Een luchtaangedreven raket is als een normale raketmotor, behalve dat wanneer hij een voldoende hoge snelheid krijgt, misschien bij Mach twee of drie, hij de oxidatie van de brandstof met lucht in de atmosfeer zal vergroten, en misschien omhoog zal gaan naar Mach 10 en dan terug zal schakelen naar normale raketfunctie. Deze luchtondersteunde raketten worden in een kanaal geplaatst dat lucht opvangt en kunnen de prestaties met ongeveer 15 procent verbeteren ten opzichte van conventionele raketten.
Verderop ontwikkelt NASA een plan om het luchtademende raketvoertuig te lanceren met behulp van magnetische levitatie (maglev) sporen. Met behulp van maglev-tracks accelereert het voertuig tot snelheden tot 900 km/uur voordat het de lucht in gaat.
Na het opstijgen en nadat het voertuig tweemaal de snelheid van het geluid had bereikt, zouden de luchtversterkte raketten worden uitgeschakeld. De voortstuwing zou dan worden verzorgd door het luchtademende raketvoertuig, dat gedurende ongeveer de helft van de vlucht zuurstof zal inademen om brandstof te verbranden. Het voordeel hiervan is dat er niet zoveel zuurstof aan boord van het ruimtevaartuig hoeft te worden opgeslagen als eerdere ruimtevaartuigen, waardoor de lanceringskosten worden verlaagd. Zodra het voertuig 10 keer de geluidssnelheid bereikt, schakelt het terug naar een conventioneel raketaangedreven systeem voor een laatste duw in de ruimte.
Omdat het gewicht van de oxidator wordt verminderd, zal het voertuig gemakkelijker te manoeuvreren zijn dan het huidige ruimtevaartuig. Dit betekent dat reizen met een luchtademend raketaangedreven voertuig veiliger zal zijn. Uiteindelijk zou het publiek als ruimtetoeristen met deze voertuigen de ruimte in kunnen reizen.
Het Marshall Center en het Glenn Research Center van NASA in Cleveland zijn van plan om tegen 2005 intern een luchtademende raketmotor van vlieggewicht te ontwerpen voor vliegdemonstraties. Dat project zal bepalen of luchtademende raketmotoren licht genoeg kunnen worden gebouwd voor een lancering. voertuig.
Veel beantwoorde vragen
Hoe werkt een vliegtuigraket?
De vliegtuigraket wordt aangedreven door een straalmotor die een mengsel van brandstof en oxidatiemiddel gebruikt om stuwkracht te creëren.Veel meer informatie
Gerelateerde HowStuffWorks-artikelen
- Hoe antimaterieruimtevaartuigen zullen werken
- Hoe ruimtevliegtuigen zullen werken
- Hoe ruimteliften zullen werken
- Hoe zonnezeilen zullen werken
- Hoe Space Shuttles werken
- Hoe raketmotoren werken
- Hoe straalmotoren werken
- Hoe dingen ZULLEN werken
Andere interessante links:
- Luchtademende motoren (wetenschappelijk Amerikaans)
- Luchtademende raketmotoren complete testserie (nu ruimtevaart)
- NASA test luchtademende raketmotor (SpaceViews)
- NASA's Advances Space Transportation Program
Poreuze kristallen binden fluorhoudende broeikasgassen- Het bereiken van meerkleurige persistente en fotogestimuleerde luminescentie door middel van valdistributietechniek
- Wetenschappers ontwikkelen kunstmatige chemische receptor om virale transductie voor T-cel-engineering te ondersteunen
- Baanbrekende synthesestrategie kan een golf van nieuwe medicinale verbindingen betekenen
- Onderzoekers ontdekken een manier om in eiwitten te kijken om te zien hoe ze zijn bedraad
Hoofdlijnen
- Witte wijn van Grüner Veltliner zou de toast van Pennsylvania kunnen zijn, suggereert onderzoek
- Wat is een zuivere eigenschap en een hybride eigenschap?
- Onderzoek wijst uit dat gezinsvriendelijke viaducten nodig zijn om grizzlyberen te helpen
- Glas half leeg? Wat klimaatverandering betekent voor de Canadese wijnindustrie
- Alpaca's bleken het enige zoogdier te zijn dat rechtstreeks de baarmoeder insemineerde
- Nugget the cow:Zeewier-kauwend rund kauwt op oplossing voor methaanprobleem
- Dingo? Bingo! Hoe je dingo vanuit je huis kunt helpen met onderzoek
- Onderzoekers identificeren genen die belangrijk zijn voor aanpassing en bepalen dat wortels een sleutel zijn tot droogtetolerante maïs
- Onderzoekers ontwikkelen een nieuwe AI-tool voor geavanceerde analyse van diergedrag
- Brexit zet VK aan om ontwikkeling satellietnavigatiesysteem te onderzoeken
- Een nieuw Brits astronomie-instrument is ingesteld voor Mexico
- Netwerk van videocamera's klaar om meteorenregens op te vangen boven Meteor Crater
- Is planeet negen eigenlijk een oerzwart gat?
- Een nieuwe rekruut voor ESA's astronautenkorps
Tibetaans plateau steeg later dan we dachten- Eerste tetratomische supermoleculen gerealiseerd bij nanokelvin-temperaturen
- Door crisis getroffen Nissan verlaagt prognoses, nettowinst slechtste in tien jaar
- Muonen:de subatomaire deeltjes die de wereld van de natuurkunde opschudden
- Schwarzites:lang gezochte koolstofstructuur verbindt grafeen, fullereen familie
- Nieuwe structuur van sleuteleiwit bevat aanwijzingen voor een beter medicijnontwerp
- Sensor ter grootte van een stikstofatoom onderzoekt harde schijven
- Experimenten met kinetische moleculaire theorie
- Elektronica
- Biologie
- Zonsverduistering
- Wiskunde
- French | Italian | Spanish | Portuguese | Swedish | German | Dutch | Danish | Norway |
-
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com
