Inimese eesmärk on alati olnud teada kaugemale sellest, mis meie planeedil eksisteerib. Et seda kõike isiklikult uurida, on olemas kosmoseraketid. Tegemist on suurel kiirusel õhus liikuva seadmega, mida kasutatakse peamiselt relvana. Kuid see töötab ka kosmoseuuringute jaoks.
Seetõttu pühendame selle artikli teile kõike, mida peate teadma kosmoserakettide ja nende tööpõhimõtete kohta.
Mis on kosmoseraketid
Nendel rakettidel on tavaliselt reaktiivmootor (nimetatakse rakettmootoriks), mis genereerib liikumist, väljutades põlemiskambrist gaasi. Neid saab edasi lükata ka raketikütuse põlemisel käivitustorus.
Tänu sisepõlemismootorile on raketid ka omamoodi masin, suudab genereerida kineetilist energiat, mis on vajalik osa toru kaudu väljuva gaasi laiendamiseks. Sellepärast on neil reaktiivjõud. Seda tüüpi tõukejõude kasutavaid kosmoselaevu nimetatakse sageli raketiteks.
Rakettide abil saab kosmosesse saata tehissonde, satelliite ja isegi astronaute. Selles mõttes ei saa me unustada nn kosmoserakettide olemasolu. See on masin, mis on varustatud sisepõlemismootoriga, mis genereerib kineetilist energiat reaktiivmootoriga gaasi paisumiseks.
Kosmoserakettide tüübid
Kosmoserakette on mitut tüüpi, millest olulisemad on:
- Kui arvestada etappide arvu, siis leiame ühefaasilised raketid, mida nimetatakse ka monoliitrakettideks ja mitmefaasilisteks rakettideks. Nagu nimigi viitab, on mitu etappi, mis toimuvad järjestikku.
- Kui arvestada kütuse tüüpi, leiame rakette tahke kütus, kus oksüdant ja raketikütus segunevad tahkes olekus põlemiskambris ning vedelkütuse raketid. Viimast iseloomustab see, et oksüdeerijat ja raketikütust hoitakse väljaspool kambrit.
Läbi ajaloo on raketid olnud olulised, kuna need saatsid edukalt inimesi kosmosesse. Viitame järgmisele:
- Vostok-K 8K72K, see on esimene mehitatud rakett. Seda toodeti Venemaal ja selle ülesandeks oli Juri Gagarinist esimene kosmosesse jõudnud inimene.
- Atlas LV-3B. Tehke John Glennist esimene Ameerika rakett, mis jõuab Maa orbiidile.
- Saturn V, rakett, mis viis Neil Armstrongi, Michael Collinsi ja Buzz Aldrini Kuule.
Pulbertoruga pürotehnilist elementi nimetatakse ka raketiks. Silindri põhjas on taht: süütamisel see põleb ja tühjendab gaasi, mistõttu rakett tõuseb väga suurel kiirusel, kuni see õhus plahvatab ja teeb kõva häält.
Kuidas need toimivad
Kuigi kosmoserakettide tööpõhimõte on keeruline, on põhimõte See on sama, mis meile teadaolevatest esimestest püssirohurakettidest alates 1232. aastast. See on esinenud mõnes Henani provintsi pealinna kaitsmise dokumentides XNUMX. sajandil. Hiljem tõid raketid Euroopasse XNUMX. ja XNUMX. sajandil araablased, kuid tulirelvadena kasutati neid kogu kontinendil, kuni need XNUMX. sajandil kadusid.
Kosmoseraketid järgivad põhimõtteliselt Newtoni kolmandat seadust, tegevuse ja reaktsiooni põhimõtet. Põhimõtteliselt kasutavad nad gaasi paisumiseks vajaliku kineetilise energia genereerimiseks sisepõlemismootorit.
Saadud keemiline põlemine see on väga võimas ja surub õhku tohutu jõuga alla, nagu on ette nähtud Newtoni kolmandas seaduses: iga jõud vastab teisele võrdse suurusega vastassuunalisele jõule. Teisisõnu surub õhk raketti sama jõuga kui gaas avaldab allapoole suunatud jõudu. Kui gaas väljutatakse, põhjustab selle protsessi käigus tekkiv energia reaktsiooni mitte ainult raketi tõstmise, vaid ka väga suure kiiruse saavutamise.
Vedelkütuse raketid
Vedelkütusel töötavate rakettide väljatöötamine algas 1920. aastatel. Esimese vedelkütusel töötava raketi valmistas Goddard ja see lasti välja 1926. aastal Massachusettsi osariigis Auburni lähedal. Viis aastat hiljem ehitati eraalgatusel ka esimene Saksa vedelkütusel töötav rakett. 1932. aasta lõpus lasi Nõukogude Liit esimest korda välja oma raketid.
Esimene edukas mastaapne vedelkütusel töötav rakett oli Saksa eksperimentaalne V-2, mis konstrueeriti Teise maailmasõja ajal raketieksperdi Wernher von Brauni juhtimisel. V-2 lasti esmakordselt välja Usedomi saarel asuvast Peenemünde uurimisbaasist 3. oktoobril 1942. Vedelkütusel töötavate rakettide esimese põlvkonna ots on osa, mis kannab laengut, mis võib olla lõhkepea või teadusinstrument.
Pea lähedal asuv osa sisaldab tavaliselt juhtimisseadmeid, nagu güroskoope või güroskoopi, kiirendusandureid või arvuteid. Allpool on kaks põhipaaki: üks sisaldab kütust ja teine oksüdanti. Kui raketi suurus pole väga suur, saab mõlemad komponendid suunata mootorisse, surudes selle kütusepaaki vähese inertgaasiga.
Suurte rakettide puhul ei ole see meetod otstarbekas, kuna paak on ebaproportsionaalselt raskem. Seetõttu suurtes vedelkütusega rakettides rõhk saadakse kütusepaagi ja raketimootori vahel asuva pumba abil. Kuna pumbatava kütuse kogus on väga suur (isegi kui V-2 põletab 127 kg kütust sekundis), on vajalik pump suure võimsusega tsentrifuug, mida juhib gaasiturbiin.
Seade, mis koosneb turbiinist ja selle kütusest, pumbast, mootorist ja kõigist sellega seotud seadmetest, moodustab vedelkütuse raketi mootori. Mehitatud kosmoselendude tulekuga on kandevõime nihkunud ja ilmunud on hulk rakette, nagu Mercury, Gemini ja Apollo. Lõpuks integreeritakse vedelkütusel töötav rakett ja selle lasti kosmosesüstiku kaudu üheks tervikuks.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada kosmoserakettide ja nende omaduste kohta.