O que é um motor de foguete?
Um motor de foguete é um tipo de motor a jato, o que significa que é um mecanismo de reação que cria impulso ao descarregar um fluxo de gás de alta velocidade no oposto da direção desejada da viagem, impulsionando-se para a frente devido à conservação do momento. A característica distintiva de um foguete é que seu jato propulsivo é produzido inteiramente a partir da massa propulsora do motor, e nada disso é retirado do ambiente externo. Isso difere de outras formas de motores a jato, como turbojatos, turbofans e ramjets, que misturam seu combustível com o ar comprimido da atmosfera para queimar combustível e produzir um jato. A tecnologia de motores de foguetes é essencial para os voos espaciais, porque os foguetes podem operar fora de uma atmosfera. Foguetes também são usados para fins como fogos de artifício, armas e aeronaves de alta velocidade.
Existem várias formas de motor de foguete. O tipo mais usado é chamado de foguete químico. Um foguete químico é impulsionado para frente por reações químicas em seu propulsor que produzem calor, produzindo uma corrente de escape de alta velocidade que é descarregada pela parte traseira do foguete. Cada foguete químico carrega uma substância propulsora inflamável como suprimento de combustível. Isso é combinado com uma substância ainda mais inflamável, chamada iniciador ou dispositivo de ignição. O iniciador é incendiado, geralmente por meio de uma faísca elétrica ou carga pirotécnica, e o calor, por sua vez, acende o propulsor, que queima para produzir um jato de escape propulsivo.
Os produtos químicos propulsores podem ser sólidos, líquidos ou sólidos combinados com líquidos ou gases. Em um foguete de combustível sólido, o propulsor sólido, chamado grão, é armazenado juntamente com produtos químicos oxidantes que servem como iniciador, enquanto os foguetes de combustível líquido armazenam o propulsor líquido e o iniciador em tanques separados até a hora de liberá-los. a câmara de combustão para misturar. Foguetes de combustível híbrido usam um propulsor sólido, que é então misturado com um iniciador líquido ou gasoso armazenado em um tanque separado até que esteja pronto para ser usado.
O combustível sólido mais comum usado hoje em dia é chamado de propulsor composto de perclorato de amônio (APCP), que se refere a várias misturas químicas diferentes que incorporam o propulsor e o iniciador. A APCP geralmente inclui o perclorato oxidante de amônio (NH 4 ClO 4 ), polímeros elásticos chamados elastômeros e alumínio em pó ou outros metais. Os combustíveis líquidos para foguetes são geralmente compostos de oxigênio líquido misturado com querosene refinado ou hidrogênio líquido ou de tetróxido de dinitrogênio (N 2 O 4 ) misturado com hidrazina (N 2 H 4 ) ou um de seus derivados.
Foguetes de combustível sólido foram a primeira forma de motor de foguete, mas foram amplamente substituídos por projetos mais eficientes de combustível líquido e híbrido. Eles ainda são comumente usados para fins como fogos de artifício e modelos de foguetes, no entanto, e às vezes são usados em voos espaciais para lançar pequenas cargas úteis em órbita ou como complemento de um foguete de combustível líquido, a fim de aumentar a capacidade de carga útil. Por exemplo, o Ônibus Espacial usa um único foguete de combustível líquido, ladeado por dois foguetes menores de combustível sólido, para alcançar a órbita.
Um foguete térmico usa um propulsor que é aquecido a partir de uma fonte de calor externa, e não por reações químicas no próprio propulsor. Foguetes de água quente, também chamados de foguetes a vapor, usam a água como propulsor aquecendo-a para produzir jatos de vapor. Esses são freqüentemente usados em veículos terrestres de alta velocidade, como corredores de arrancada. Foguetes eletrotérmicos usam campos elétricos para produzir plasma aquecido, que então aquece o propulsor para produzir um jato. Foguetes eletrotérmicos são úteis para produzir breves rajadas de impulso e comumente usados para fins como controle de altitude em satélites.
Vários outros tipos de foguetes térmicos foram propostos e podem eventualmente ser usados. Um foguete solar térmico usaria a energia solar como fonte de calor, expondo o propulsor diretamente à radiação do sol ou usando energia solar para alimentar um trocador de calor que aquecesse o propulsor. A energia solar seria coletada e concentrada através de espelhos ou lentes para fornecer calor concentrado suficiente. Um motor de foguete térmico também pode ser alimentado por energia transmitida a ele de uma fonte externa via raios laser ou microondas. Um foguete térmico movido a energia nuclear pode aquecer seu propulsor com a energia de um reator nuclear ou com o decaimento de isótopos radioativos.