Co to jest silnik kriogeniczny?
Silnik kriogeniczny jest zazwyczaj silnikiem rakietowym zaprojektowanym tak, aby uciec od grawitacji Ziemi do wysyłania sond do odstępu lub podnoszenia satelitów na orbitę. Używają paliw cieczy, które są chłodzone do bardzo niskich temperatur i które w przeciwnym razie byłyby w stanie gazowym przy normalnym ciśnieniu i temperaturze atmosferycznym, takim jak wodór i tlen. Paliwa te są wykorzystywane w jednym z dwóch głównych wzorów do wytwarzania siły paliwa. Albo wodór odparowuje się jako paliwo i zapala się przez utleniacz tlenu w celu wytworzenia standardowego ciągu gorącej rakiety, albo są mieszane w celu stworzenia super gorącej pary, która wychodzi z dyszy silnikowej i tworzy ciąg.
Pięć narodów posiadających obecnie sprawdzone kriogeniczne systemy napędowe silnika na dzień 2011 r. Obejmują one stany Zjednoczone, Rosję i Chiny, podobnie jak France i Japonia. Trwają prace w niemieckim centrum lotniczym w Lampoldshausen w Niemczech, aby rozwinąć napęd kriogeniczny. Indie przetestowały również kriogeniczny projekt rakiety jako niedawnoS 2009, wyprodukowane w Indian Space Research Organization (ISRO), co spowodowało katastrofalną awarię pojazdu testowego.
Inżynieria kriogeniczna dla paliw rakietowych istnieje od co najmniej projektu rakiety Saturn V z lat 60. XX wieku, używanej przez misje księżyca Apollo Stanów Zjednoczonych. Główne silniki amerykańskiego promu kosmicznego wykorzystują również paliwa przechowywane kriogenicznie, podobnie jak kilka wczesnych modeli międzykontynentalnych pocisków balistycznych (ICBMS) stosowanych jako odstraszające nuklearne przez Rosję i Chiny. Rakiety napędzane cieczy mają większy ciąg, a zatem prędkość niż ich odpowiedniki napędzane stałą, ale są przechowywane z pustymi zbiornikami paliwa, ponieważ paliwa mogą być trudne w utrzymaniu, a z czasem pogarszają zawory silnika i wyposażenia. Wykorzystanie paliwa kriogenicznego jako paliwa wymagało magazynowania paliwa, aby można je było w razie potrzeby pompować do zbiorników z silnikiem rakietowym. Od czasu uruchomieniaPociski napędzane silnikiem kriogenicznym mogą być opóźnione do kilku godzin, a magazynowanie paliwa jest ryzykowne, USA przekształciły się w wszystkie podsycone stałe ICBM w latach 80. XX wieku.
Ciekawy wodór i ciekł tlen są przechowywane odpowiednio na poziomie -423 ° Fahrenheita (-253 ° Celsjusza) i -297 ° Fahrenheita (-183 ° Celsjusza). Elementy te można łatwo uzyskać i oferują jeden z największych szybkości konwersji energii paliw cieczy dla napędu rakietowego, więc stały się one paliwami z wyboru dla każdego kraju pracującego nad projektami silników kriogenicznych. Produkują również jedną z najlepiej znanych specyficznych szybkości impulsu dla napędu rakiety chemicznej do 450 sekund. Specyficzny impuls jest miarą zmiany pędu na jednostkę zużytego paliwa. Rakieta generująca 440 Impuls specyficzny, taki jak silnik kriogeniczny kosmiczny w próżni, osiągnie prędkość około 9900 mil na godzinę (15 840 kilometrów na godzinę), co wystarczy, aby utrzymać go w rozkładającej się kuliwokół Ziemi przez dłuższy czas.
Nowa odmiana silników kriogenicznych jest wspólnym rozszerzalnym silnikiem kriogenicznym (CECE) opracowywanym przez National Aeronautics and Space Administration (NASA) w USA. Wykorzystuje typowe ciekłe paliwo tlenu i wodorowe, ale cały silnik jest również superkołany. Paliwo miesza się, tworząc Fahrenheita 5000 ° (2760 ° Celsjusza) przegrzaną parę jako formę ciągu rakietowego, którą można uwolnić w górę i w dół od nieco ponad 100% do 10% poziomów ciągu, do manewrowania w środowiskach lądowania, takich jak na powierzchni Księżyca. Silnik przeszedł pomyślne testy dopiero w 2006 roku i może być używany zarówno w przyszłych misjach Marsa, jak i Księżyca.