¿Qué es un motor criogénico?
Un motor criogénico es típicamente un motor de cohete diseñado para escapar de la gravedad de la Tierra para enviar sondas a espaciados o elevar los satélites en órbita. Utilizan combustibles líquidos que se enfrían a temperaturas muy bajas y que de otro modo estarían en estado gaseoso a presión y temperatura atmosférica normales, como el hidrógeno y el oxígeno. Estos combustibles se utilizan en uno de los dos diseños principales para producir fuerza propulsor. O el hidrógeno se vaporiza como el combustible y se enciende por el oxidante de oxígeno para generar un empuje de cohetes caliente estándar, o se mezclan para crear vapor súper caliente que salga de la boquilla del motor y crea empuje.
Cinco naciones actualmente poseen actualmente los sistemas de propulsión criogénicos de propulsión a partir de 2011. Estos incluyen los Estados Unidos, Russia y China, así como France y Japón. El trabajo en el Centro Aeroespacial Alemán en Lampoldshausen, Alemania, está en curso para desarrollar una propulsión criogénica. India también ha probado un diseño de cohete criogénico en campo que recientementeS 2009, producido en la Organización de Investigación Espacial India (ISRO), que resultó en una falla catastrófica del vehículo de prueba.
La ingeniería criogénica para combustibles para cohetes ha existido desde al menos el diseño de la década de 1960 del cohete Saturno V, utilizado por las misiones de la luna Apolo de los Estados Unidos. Los principales motores del transbordador espacial de EE. UU. También utilizan combustibles criogénicamente almacenados, al igual que varios modelos tempranos de misiles balísticos intercontinentales (ICBM) utilizados como elementos disuasivos nucleares por Rusia y China. Los cohetes alimentados con líquidos tienen un mayor empuje y, por lo tanto, la velocidad que sus contrapartes alimentadas con sólidos, pero se almacenan con tanques de combustible vacíos, ya que los combustibles pueden ser difíciles de mantener y deterioran las válvulas y accesorios del motor con el tiempo. El uso de combustible criogénico como propulsor ha requerido instalaciones de almacenamiento para el combustible, para que pueda bombearlo a los tanques de retención del motor de cohetes cuando sea necesario. Desde la hora de lanzamiento deLos misiles que funcionan con un motor criogénico se pueden retrasar hasta varias horas, y el almacenamiento de combustible es arriesgado, los EE. UU. Se convirtieron en todos los ICBM nucleares combinados sólidos en la década de 1980.
El hidrógeno líquido y el oxígeno líquido se almacenan a niveles de -423 ° Fahrenheit (-253 ° Celsius) y -297 ° Fahrenheit (-183 ° Celsius), respectivamente. Estos elementos se obtienen fácilmente y ofrecen una de las mayores tasas de conversión de energía de los combustibles líquidos para la propulsión de cohetes, por lo que se han convertido en los combustibles de elección para cada nación que trabaje en diseños de motores criogénicos. También producen una de las tasas de impulso específicas más altas conocidas para la propulsión de cohetes químicos de hasta 450 segundos. El impulso específico es una medida de cambio en el momento por unidad de combustible consumido. Un cohete que genera 440 impulso específico, como un motor criogénico de transbordador espacial en vacío, alcanzaría una velocidad de aproximadamente 9,900 millas por hora (15,840 kilómetros por hora), lo que es suficiente para mantenerla en una orbe en descomposiciónalrededor de la tierra por un período prolongado de tiempo.
Una nueva variación de motores criogénicos es el motor criogénico extensible común (CECE) desarrollada por la Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio (NASA) en los Estados Unidos. Utiliza un típico combustible líquido de oxígeno e hidrógeno, pero todo el motor en sí también está superenvuelado. El combustible se mezcla para crear un vapor sobrecalentado de 5,000 ° Fahrenheit (2,760 ° Celsius) como una forma de empuje de cohetes que se puede estrangular hacia arriba y hacia abajo de niveles de empuje ligeramente de 100% a 10%, para maniobrar en entornos de aterrizaje como en la superficie de la luna. El motor se ha sometido a pruebas exitosas hasta 2006, y puede usarse en futuras misiones tripuladas de Mars y Moon.