Vad driver raketer?

Vi använder raketer för att ta oss till människans utforskninggränser och för att placera den teknik som kopplar ihop avlägsna individer och låter oss skapa och implementera några av vår mest komplexa teknik. Ändå är av alla motorer som används för att flytta oss och våra system, rakettmotorn nog den enklaste.

Förbränning

När bränsle bränner, kombinerar det med syre för att bilda lättare gaser och värme. Kallas förbränning. Gaserna expanderar snabbt eftersom de är mycket mindre täta än bränslet självt. När krut i en spränglada bränner, har de expanderande gaserna ingen vart att gå, så den plötsliga tryckökningen förstör hylsan på sprängladen. Den svaga tätningen mellan hylsan och kulan i en patron tillåter de expanderande gaserna att pressa kulan bort från hylsan och ut ur pistolen. Det pressar också vapnet bort från förbränningsplatsen, vilket orsakar recoil när en pistol avfyrar. Förbränningsmotorer bränner bränsle för att skapa rörelse, men där gasmotorer använder den förbränningen för att flytta komplex maskineri, använder raketer sin kraft direkt. I en rakettmotor, precis som med en kula, är kraften skapad av förbränningen av bränslen fokuserad i en riktning; den är fokuserad mot öppningen på pipan i en pistol och mot öppningen i botten av raketen i en rakettmotor. Snarare än att använda förbränningen för att tvinga ett projektil bort från de expanderande gaserna, använder en rakettmotorn den kraften för att driva sig själv bort från de expanderande gaserna, precis som recoilen på en rifle.

Oxideringsmedel

Raketbränsle är en kombination av bränsle och oxideringsmedel. Bränsle behöver syre för att brinna. Allt syre närvarande i luften inuti en rakettmotor bränner upp snabbt under förbränning. Raketmotorer använder oxideringsmedel, ämnen som frigör syre när bränslet brinner, för att ge en konstant källa till syre. De två huvudtyperna av bränsle som används i raketbränsle är fast och flytande.

Fast bränsle

Fasta bränslen är lättvikta och stabila vid rumstemperatur. De är utformade med en häl kärna som tillåter de expanderande gaserna att undfly när bränslet brinner. Oxideringsmedlet är inkorporerat i bränsleblandningen. Fasta bränslen kan inte stoppas när de en gång antänds. Dessa motorer brinner tills deras bränsle är uttömt. De två fasta raketbooster på vardera sidan av rymdfärjans externa tank ger huvudsakliga krafteinflödet vid avfyrning. Tack vare sin stabilitet och enkelhet används fasta bränslen också i kommersiella modellraketer.

Flytande bränsle

I en rakett som använder flytande bränslen, lagras bränslet och oxideringsmedlet i separata tankar. De två vätskorna tillåts blanda, ofta sprutas tillsammans i förbränningstanken, och antänder antingen vid kontakt eller antänds av en extern antändningskälla, beroende på typen av bränsle som används. Dessa bränslen är mindre stabila än fasta bränslen – flytande syre, ett vanligt oxideringsmedel, måste hållas vid en mycket låg temperatur för att hålla det i flytande tillstånd. Förbränningen av flytande bränsle kan dock justeras eller till och med stoppas innan bränslet är uttömt. Den stora externa tank som rymdfärjan är fäst vid vid start bär det flytande bränslet som färjan använder vid avfyrning.