O que é um mecanismo criogênico?
Um motor criogênico é tipicamente um motor de foguete projetado para escapar da gravidade da Terra e enviar sondas espaçadas ou para elevar satélites em órbita. Eles usam combustíveis líquidos que são resfriados a temperaturas muito baixas e que, de outra forma, estariam em um estado gasoso à pressão e temperatura atmosféricas normais, como hidrogênio e oxigênio. Esses combustíveis são utilizados em um dos dois principais projetos para produzir força propulsora. O hidrogênio é vaporizado como combustível e inflamado pelo oxidante do oxigênio para gerar o impulso de foguete quente padrão, ou eles são misturados para criar vapor super quente que sai do bico do motor e cria empuxo.
Atualmente, cinco países possuem sistemas de propulsão criogênica testados com sucesso a partir de 2011. Estes incluem os Estados Unidos, Rússia e China, além de França e Japão. O trabalho no Centro Aeroespacial Alemão em Lampoldshausen, Alemanha, está em andamento para desenvolver a propulsão criogênica. A Índia também testou em campo um projeto de foguete criogênico em 2009, produzido na Organização de Pesquisa Espacial Indiana (ISRO), que resultou em falha catastrófica do veículo de teste.
A engenharia criogênica para combustíveis de foguetes existe desde pelo menos o projeto da era dos anos 1960 do foguete Saturn V, usado pelas missões Apollo Moon dos Estados Unidos. Os principais motores do ônibus espacial dos EUA também usam combustíveis armazenados criogênicamente, assim como vários modelos anteriores de mísseis balísticos intercontinentais (ICBMs) usados como dissuasores nucleares pela Rússia e pela China. Foguetes a combustível líquido têm maior empuxo e, portanto, velocidade que seus equivalentes a combustível sólido, mas são armazenados com tanques de combustível vazios, pois os combustíveis podem ser difíceis de manter e deterioram as válvulas e os acessórios do motor com o tempo. O uso de combustível criogênico como propulsor exigiu instalações de armazenamento para o combustível, para que ele possa ser bombeado para os tanques de retenção de motores de foguetes, quando necessário. Como o tempo de lançamento de mísseis movidos por um motor criogênico pode demorar até várias horas e o armazenamento de combustível é arriscado, os EUA se converteram a todos os ICBMs nucleares com combustível sólido nos anos 80.
O hidrogênio líquido e o oxigênio líquido são armazenados nos níveis de -423 ° Fahrenheit (-253 ° Celsius) e -297 ° Fahrenheit (-183 ° Celsius), respectivamente. Esses elementos são facilmente obtidos e oferecem uma das maiores taxas de conversão de energia de combustíveis líquidos para propulsão de foguetes, tornando-se o combustível de escolha para todos os países que trabalham com projetos de motores criogênicos. Eles também produzem uma das mais altas taxas de impulso específicas conhecidas para propulsão química de foguetes de até 450 segundos. Impulso específico é uma medida de mudança no momento por unidade de combustível consumida. Um foguete que gera 440 impulsos específicos, como um motor criogênico do Ônibus Espacial no vácuo, atingiria uma velocidade de 15.840 quilômetros por hora (9.900 milhas por hora), o que é suficiente para mantê-lo em uma órbita decadente ao redor da Terra. período prolongado de tempo.
Uma nova variação nos motores criogênicos é o Common Crensogenic Extensible Engine (CECE), desenvolvido pela Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço (NASA) nos EUA. Ele usa oxigênio líquido típico e combustível de hidrogênio, mas todo o próprio motor também é super-resfriado. O combustível se mistura para criar vapor superaquecido de 5.000 ° Fahrenheit (2.760 ° Celsius) como uma forma de impulso de foguete que pode ser acelerado para cima e para baixo de pouco mais de 100% a 10% dos níveis de empuxo, para manobras em ambientes de pouso, como na superfície de a lua. O mecanismo passou por testes bem-sucedidos em 2006 e pode ser usado em futuras missões tripuladas em Marte e Lua.