Qu'est-ce qu'un moteur cryogénique?
Un moteur cryogénique est généralement un moteur-fusée conçu pour échapper à la gravité de la Terre pour envoyer des sondes dans des satellites espacés ou pour soulever des satellites en orbite. Ils utilisent des combustibles liquides refroidis à des températures très basses et qui seraient autrement à l'état gazeux à la pression et à la température atmosphériques normales, comme l'hydrogène et l'oxygène. Ces carburants sont utilisés dans l'une des deux conceptions principales pour produire une force de propulseur. L'hydrogène est vaporisé sous forme de carburant et enflammé par l'oxydant de l'oxygène pour générer une poussée de fusée chaude standard, soit ils sont mélangés pour créer une vapeur super chaude qui quitte la buse du moteur et crée une poussée.
Cinq pays possèdent actuellement des systèmes de propulsion cryogéniers avec succès et du Japon. Le travail au centre aérospatial allemand à Lampoldshausen, en Allemagne, est en cours pour développer une propulsion cryogénique. L'Inde a également testé sur le terrain une conception de fusées cryogénique comme récemment unS 2009, produit à l'Indian Space Research Organization (ISRO), qui a entraîné une défaillance catastrophique du véhicule d'essai.
L'ingénierie cryogénique pour les carburants de fusée existe depuis au moins la conception des années 1960 de la fusée Saturn V, utilisée par les missions américaines d'Apollo Moon. Les moteurs principaux de la navette spatiale américains utilisent également des carburants stockés cryogéniquement, tout comme plusieurs premiers modèles de missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) utilisés comme dissuasion nucléaires par la Russie et la Chine. Les fusées alimentées par liquide ont une plus grande poussée et, par conséquent, la vitesse que leurs homologues à combustion solide, mais sont stockées avec des réservoirs de carburant vides, car les carburants peuvent être difficiles à maintenir et détériorer les vannes et les raccords du moteur au fil du temps. L'utilisation de carburant cryogénique comme propergols a nécessité des installations de stockage pour le carburant, afin qu'elle puisse être pompée dans des réservoirs de maintien en moteur à fusée en cas de besoin. Depuis l'heure de lancement deLes missiles qui sont alimentés par un moteur cryogénique peuvent être retardés jusqu'à plusieurs heures, et le stockage du carburant est risqué, les États-Unis convertis en tous les ICBM nucléaires alimentés dans les années 1980.
L'hydrogène liquide et l'oxygène liquide sont stockés à des niveaux de -423 ° Fahrenheit (-253 ° Celsius) et -297 ° Fahrenheit (-183 ° Celsius), respectivement. Ces éléments sont facilement obtenus et offrent l'un des plus grands taux de conversion d'énergie de carburants liquides pour la propulsion des fusées, ils sont donc devenus les combustibles de choix pour chaque nation travaillant sur les conceptions de moteurs cryogéniques. Ils produisent également l'un des taux d'impulsions spécifiques les plus connus pour la propulsion de fusée chimique jusqu'à 450 secondes. L'impulsion spécifique est une mesure du changement de l'élan par unité de carburant consommée. Une fusée générant 440 impulsions spécifiques, comme un moteur cryogénique de la navette spatiale dans un vide, atteindrait une vitesse d'environ 9 900 miles par heure (15 840 kilomètres par heure), ce qui est juste suffisant pour le maintenir dans un orbe en décompositionil autour de la Terre pendant une longue période.
Une nouvelle variation sur les moteurs cryogéniques est le moteur cryogénique extensible (CECE) courant par la National Aeronautics and Space Administration (NASA) aux États-Unis. Il utilise l'oxygène liquide typique et le carburant d'hydrogène, mais l'ensemble du moteur lui-même est également surfoncé. Le carburant se mélange pour créer une vapeur surchauffée de 5 000 ° Fahrenheit (2 760 ° Celsius) comme une forme de poussée de fusée qui peut être étranglée de haut en bas de légèrement plus de 100% à 10% de niveaux de poussée, pour la manœuvre dans des environnements d'atterrissage tels que à la surface de la lune. Le moteur a subi des tests réussis jusqu'en 2006 et peut être utilisé sur les missions futures Mars et Moon.