Hoe werkt een ballistische raket?
Een ballistische raket is een type grote en krachtige raket die is ontworpen om een kernkop over grote afstanden naar een vooraf bepaald doel af te leveren. Ballistische raketten volgen suborbitale trajecten, bereiken hoogten (100 km +) en verlaten de atmosfeer van de aarde, in sommige gevallen reizen ze tot 1200 km over het oppervlak voor intercontinentale ballistische raketten. Zulke raketten worden 'ballistisch' genoemd omdat na een eerste boostfase de rest van de koers meestal wordt bepaald door ballistiek. Een soepele parabolische lijn.
Ballistische raketten zijn er in vele soorten en maten. In de Verenigde Staten zijn ballistische raketten onderverdeeld in vier bereikklassen:
- intercontinentale ballistische raket (ICBM) - meer dan 5500 kilometer
- middellange afstand ballistische raket (IRBM) - 3000 tot 5500 kilometer
- middellange afstand ballistische raket (MRBM) 1000 tot 3000 kilometer
- korte afstand ballistische raketten (SRBM) tot 1000 kilometer
Voor afstanden van minder dan 350 km verlaat de ballistische raket nooit de atmosfeer van de aarde. Merk op dat de enige drie ballistische raketten die ooit daadwerkelijk in de strijd zijn gebruikt, alleen in de korte-afstandscategorie waren en conventionele explosieven bevatten. De meeste ballistische raketten die tegenwoordig bestaan, zijn bedoeld om nucleaire kernkoppen te dragen, hoewel geen van deze tot nu toe in oorlog is gebruikt.
Ballistische raketten gebruiken een vaste of vloeibare brandstof. De oudere raketten, zoals de V2-raket die door nazi-Duitsland werd gebruikt tijdens de Tweede Wereldoorlog en de eerste ballistische raketten die door de VS werden gebouwd, gebruikten allemaal vloeibare brandstof. In veel gevallen is de brandstof in een ballistische raket met vloeibare stuwstof vloeibare waterstof, terwijl de oxidator vloeibare zuurstof is. De twee moeten op cryogene temperaturen worden gehouden, anders keren ze terug naar een gasfase. Tijdens de lancering worden de twee gassen snel uit opslagkamers gepompt in aanwezigheid van een vonk, die het mengsel ontsteekt en de raket naar voren drijft. Het bijproduct van de brandende brandstof is waterdamp.
De vloeibare fasen van deze waterstof en zuurstof zijn wenselijk voor rocketrie vanwege hun verbeterde energiedichtheid ten opzichte van de gasfase. Een ander voordeel is dat door vloeistof aangedreven ballistische raketten hun motoren naar wens kunnen smoren, uitschakelen of opnieuw opstarten. Een nadeel is dat de opslag van dergelijke raketten een gedoe is, omdat de brandstof constante koeling vereist om klaar te zijn voor lancering.
Een andere variëteit van vloeibaar drijfgas zijn hypergolische drijfgassen. Hypergolische drijfgassen ontbranden bij contact en vereisen geen ontstekingsbron. Dit is handig voor frequent starten en opnieuw opstarten voor ruimtemanoeuvreertoepassingen. De meest populaire versie gebruikt monomethylhydrazine (MMH) voor de brandstof en stikstoftetroxide (N2O4) voor de oxidator.
Meer moderne ballistische raketten gebruiken vaste brandstoffen, omdat ze gemakkelijker kunnen worden opgeslagen en onderhouden. De Space Shuttle gebruikt bijvoorbeeld twee herbruikbare vaste boosters, elk gevuld met 1,1 miljoen pond (453.600 kg) drijfgas. De brandstof gebruikt in aluminiumpoeder (16%), met ijzerpoeder (0,07%) als katalysator en ammoniumperchloraat (70%) als oxidatiemiddel.
De meeste ballistische raketten zijn ontworpen om hun doel binnen 15 tot ongeveer 30 minuten te bereiken, zelfs als het doel zich aan de andere kant van de wereld bevindt. Omdat ze zo essentieel zijn voor de nationale veiligheid, behoren ze tot de meest zorgvuldig gebouwde machines op de planeet.