Co je kryogenní motor?
Kryogenní motor je typicky raketový motor navržený tak, aby buď unikl zemské gravitaci, aby vyslal sondy do mezer nebo zvedl satelity na oběžné dráze. Používají kapalná paliva, která jsou chlazena na velmi nízké teploty a která by jinak byla v plynném stavu při normálním atmosférickém tlaku a teplotě, jako je vodík a kyslík. Tato paliva jsou využívána v jedné ze dvou hlavních konstrukcí k výrobě hnací síly. Buď se vodík vypařuje jako palivo a zapálí se oxidačním prostředkem kyslíku za účelem vytvoření standardního tahu horké rakety, nebo se smíchá a vytvoří super horkou páru, která opouští trysku motoru a vytváří tah.
Pět zemí v současné době vlastní úspěšně testované kryogenní pohonné systémy od roku 2011. Patří mezi ně USA, Rusko a Čína, stejně jako Francie a Japonsko. V německém leteckém středisku v Lampoldshausenu v Německu probíhá vývoj kryogenního pohonu. Indie také v roce 2009 testovala kryogenní raketový design vyrobený v Indické organizaci pro výzkum vesmíru (ISRO), což mělo za následek katastrofické selhání zkušebního vozidla.
Kryogenní inženýrství pro raketová paliva existuje zhruba od návrhu rakety Saturn V z období 60. let, kterou používaly mise Spojených států Apollo Moon. Hlavní motory americké raketoplány také používají kryogenně uložená paliva, stejně jako několik raných modelů mezikontinentálních balistických raket (ICBM) používaných jako jaderné odstrašující prostředky v Rusku a Číně. Rakety na kapalné palivo mají větší tah a proto rychlost než jejich protějšky na tuhá paliva, ale jsou skladovány v prázdných palivových nádržích, protože paliva mohou být obtížně udržovatelná a v průběhu času zhoršuje ventily a armatury motoru. Použití kryogenního paliva jako paliva vyžaduje skladovací prostory pro palivo, takže může být v případě potřeby čerpáno do zásobních nádrží raketového motoru. Protože doba odpálení raket poháněných kryogenním motorem může být zpožděna až o několik hodin a skladování paliva je riskantní, USA byly v 80. letech převedeny na všechny pevné jaderné ICBM.
Kapalný vodík a kapalný kyslík se skladují při úrovních -423 ° Fahrenheita (-253 ° C) a -297 ° Fahrenheita (-183 ° C). Tyto prvky lze snadno získat a nabízejí jednu z největších rychlostí přeměny energie kapalných paliv pro raketový pohon, takže se staly palivem volby pro každý národ pracující na konstrukcích kryogenních motorů. Vyrábí také jednu z nejvyšších známých specifických frekvencí impulsů pro pohon raket až do 450 sekund. Specifický impuls je míra změny hybnosti na jednotku spotřebovaného paliva. Raketa vytvářející 440 specifických impulsů, jako je například kryogenický motor raketoplánu ve vakuu, by dosáhla rychlosti asi 9 900 kilometrů za hodinu (15 840 kilometrů za hodinu), což stačí k udržení na rozpadající se oběžné dráze kolem Země po dobu prodloužené časové období.
Nová varianta kryogenních motorů je Common Extensible Cryogenic Engine (CECE) vyvíjený National Aeronautics and Space Administration (NASA) v USA. Používá typické kapalné kyslíkové a vodíkové palivo, ale celý motor je také podchlazený. Palivo se mísí a vytváří přehřátou páru 5 000 ° Fahrenheita (2 760 ° C) jako formu raketového tahu, kterou lze škrtit nahoru a dolů z mírně přes 100% až 10% úrovní tahu, pro manévrování v přistávacích prostředích, jako je na povrchu měsíc. Motor prošel úspěšným testováním až v roce 2006 a může být použit při budoucích misích s posádkou na Marsu i na Měsíci.