Vad är en raketmotor?
En raketmotor är en typ av jetmotor, vilket innebär att det är en reaktionsmotor som skapar drivkraft genom att ladda ut en höghastighetsström av gas i motsats till den önskade körningsriktningen och driva sig framåt på grund av bevarande av fart. En rakets utmärkande kännetecken är att dess framdrivna jet helt och hållet är tillverkad av motorns egen drivmassa, utan någon av den tas från den yttre miljön. Detta skiljer sig från andra former av jetmotorer, såsom turbojets, turbofans och ramjets, som blandar sitt bränsle med tryckluft från atmosfären för att förbränna deras bränsle och producera en jet. Raketmotorteknologi är avgörande för rymdflygningen, eftersom raketer kan arbeta utanför en atmosfär. Raketer används också för syften som fyrverkerier, vapen och höghastighetsflygplan.
Flera former av raketmotorer finns. Den vanligaste typen kallas en kemisk raket. En kemisk raket drivs framåt genom kemiska reaktioner i dess drivmedel som producerar värme, vilket producerar en ström av höghastighetsavgas som släpps ut bakifrån av raketen. Varje kemisk raket har ett brandfarligt drivmedel som bränsletillförsel. Detta kombineras med ett ännu mer brandfarligt ämne, kallad initiator eller tändare. Initieraren antänds, vanligtvis genom en elektrisk gnista eller pyroteknisk laddning, och värmen tänder i sin tur drivmedlet, som brinner för att producera en framdrivande avgasstråle.
Drivmedelskemikalierna kan vara fasta ämnen, vätskor eller fasta ämnen i kombination med vätskor eller gaser. I en raket med fast bränsle lagras det fasta drivmedlet, som kallas kornet, tillsammans med oxiderande kemikalier som fungerar som initiator, medan raket med flytande bränsle lagrar flytande drivmedel och initiator i separata tankar tills det är dags att frigöra dem i förbränningskammaren som ska blandas. Hybridbränslaraketer använder ett fast drivmedel, som sedan blandas med en vätska eller gasformig initiator lagrad i en separat tank tills den är klar att användas.
Det vanligaste fasta bränslet som används idag kallas ammoniumperkloratkomposit-drivmedel (APCP), vilket avser ett antal olika kemiska blandningar som innehåller både drivmedel och initiator. APCP inkluderar vanligtvis oxiderande ammoniumperklorat (NH4CI04), elastiska polymerer som kallas elastomerer och pulveriserat aluminium eller andra metaller. Flytande raketbränslen består ofta av flytande syre blandat med raffinerad fotogen eller flytande väte eller av dinitrogen tetroxid (N204) blandat med hydrazin (N2H4) eller ett av dess derivat.
Raketer med fast bränsle var den första formen av raketmotor, men har till stor del ersatts av effektivare flytande bränsle- och hybridkonstruktioner. De används emellertid fortfarande för syften som fyrverkerier och modellraketer, och används ibland i rymdflukt för att lansera små nyttolaster i bana eller som kompletteringar till en raket med flytande bränsle för att öka nyttolastkapaciteten. Rymdfärjan använder till exempel en enda stor raket med flytande bränsle flankerad av två mindre raketer med fast bränsle för att nå bana.
En termisk raket använder ett drivmedel som värms upp från en extern värmekälla snarare än genom kemiska reaktioner i själva drivmedlet. Varmvattenraketer, även kallade ångraketer, använder vatten som drivmedel genom att värma det för att producera ångstrålar. De används ofta i mycket snabba landfordon, till exempel drag racers. Elektrotermiska raketer använder elektriska fält för att producera uppvärmd plasma, som sedan värmer drivmedlet för att producera en stråle. Elektrotermiska raketer är användbara för att producera korta skurar och används ofta för ändamål som höjdkontroll i satelliter.
Flera andra typer av termiska raketer har föreslagits och kan till slut se användning. En solvärmraket skulle använda solenergi som värmekälla, antingen genom att utsätta drivmedlet direkt för strålning från solen eller använda solenergi för att driva en värmeväxlare som skulle värma drivmedlet. Solenergin skulle samlas in och koncentreras genom speglar eller linser för att ge tillräckligt med koncentrerad värme. En termisk raketmotor kan också drivas av energi som överförs till den från en extern källa via laser- eller mikrovågsstrålar. En kärnkraftsdriven raket skulle kunna värma upp drivmedlet med energin från en kärnreaktor eller från sönderfallet av radioaktiva isotoper.