L'essere umano ha sempre avuto l'obiettivo di conoscere al di là di ciò che esiste sul nostro pianeta. Per poter indagare di persona su tutto questo, ci sono i razzi spaziali. È un dispositivo che viaggia nell'aria ad alta velocità ed è utilizzato principalmente come arma. Tuttavia, funziona anche per l'esplorazione dello spazio.
Pertanto, dedicheremo questo articolo per dirti tutto ciò che devi sapere sui razzi spaziali e su come funzionano.
Cosa sono i razzi spaziali?
Questi razzi hanno tipicamente un motore a reazione (chiamato motore a razzo) che genera movimento espellendo gas dalla camera di combustione. Possono anche essere azionati dalla combustione del propellente nel tubo di lancio.
I razzi sono anche una specie di macchina, grazie al motore a combustione interna, può generare l'energia cinetica necessaria per espandere parte del gas che fuoriesce attraverso il tubo. Ecco perché hanno la propulsione a getto. Le astronavi che utilizzano questo tipo di propulsione sono spesso chiamate razzi.
Con l'aiuto di razzi, sonde artificiali, satelliti e persino astronauti possono essere inviati nello spazio. In questo senso, non possiamo dimenticare l'esistenza dei cosiddetti razzi spaziali. È una macchina dotata di un motore a combustione interna che genera energia cinetica per l'espansione del gas per la propulsione a getto.
Tipi di razzi spaziali
Esistono diversi tipi di razzi spaziali, i più importanti dei quali sono:
- Se prendiamo in considerazione il numero di stadi, troveremo razzi monofase, chiamati anche razzi monolitici e razzi multifase. Come suggerisce il nome, ci sono diverse fasi che si verificano in sequenza.
- Se consideriamo il tipo di carburante, troveremo razzi di combustibile solido, dove l'ossidante e il propellente sono miscelati allo stato solido nella camera di combustione, e razzi a combustibile liquido. Quest'ultimo è caratterizzato dal fatto che l'ossidante e il propellente sono stoccati all'esterno della camera.
Nel corso della storia, ci sono stati razzi importanti perché hanno inviato con successo gli esseri umani nello spazio. Ci riferiamo a quanto segue:
- Vostok-K 8K72K, questo è il primo razzo con equipaggio. È stato prodotto in Russia ed è stato responsabile di aver reso Yuri Gagarin la prima persona a raggiungere lo spazio.
- Atlante LV-3B. Fai di John Glenn il primo razzo americano a raggiungere l'orbita terrestre.
- Saturno V, il razzo che ha portato Neil Armstrong, Michael Collins e Buzz Aldrin sulla luna.
Un elemento pirotecnico con un tubo di polvere è anche chiamato razzo. C'è uno stoppino nella parte inferiore del cilindro: quando è acceso, brucia ed esaurisce il gas, facendo salire il razzo a una velocità molto elevata fino a quando non esplode a mezz'aria e fa un forte rumore.
Come funzionano
Sebbene il principio di funzionamento dei razzi spaziali sia complicato, il principio È lo stesso dei primi razzi a polvere da sparo che conosciamo dal 1232. È apparso in alcuni documenti della difesa della capitale della provincia di Henan nel XIII secolo. I razzi furono successivamente introdotti in Europa dagli arabi nel XV e XVI secolo, ma furono usati come armi da fuoco in tutto il continente fino a scomparire nel XIX secolo.
I razzi spaziali seguono fondamentalmente la terza legge di Newton, il principio di azione e reazione. Fondamentalmente, utilizzano un motore a combustione interna per generare l'energia cinetica necessaria per l'espansione del gas.
La combustione chimica risultante è molto potente e spingerà l'aria verso il basso con una forza enorme, come prevede la terza legge di Newton: ogni forza corrisponde a un'altra forza di uguale grandezza nella direzione opposta. In altre parole, l'aria spinge il razzo con la stessa forza della forza verso il basso esercitata dal gas. Quando il gas viene espulso, l'energia prodotta da questo processo fa sì che la reazione non solo sollevi il razzo, ma anche gli permetta di raggiungere velocità molto elevate.
Razzi a combustibile liquido
Lo sviluppo di razzi a propellente liquido iniziò negli anni '1920. Il primo razzo a propellente liquido fu prodotto da Goddard e lanciato nel 1926 vicino ad Auburn, nel Massachusetts. Cinque anni dopo, su iniziativa privata, fu costruito anche il primo razzo tedesco a propellente liquido. Alla fine del 1932, l'Unione Sovietica lanciò per la prima volta i suoi missili.
Il primo razzo a propellente liquido su larga scala di successo fu il tedesco sperimentale V-2, progettato durante la seconda guerra mondiale sotto la direzione dell'esperto di missili Wernher von Braun. V-2 è stato lanciato per la prima volta dalla base di ricerca Peenemünde sull'isola di Usedom il 3 ottobre 1942. Nella prima generazione di razzi a propellente liquido, la punta è la parte che porta la carica, che può essere una testata o uno strumento scientifico.
La parte vicino alla testa di solito contiene dispositivi di guida, come giroscopi o bussole giroscopiche, sensori di accelerazione o computer. Di seguito sono riportati due serbatoi principali: uno contiene carburante e l'altro contiene ossidante. Se le dimensioni del razzo non sono molto grandi, entrambi i componenti possono essere diretti al motore pressurizzando il serbatoio del carburante con un po' di gas inerte.
Per i razzi di grandi dimensioni, questo metodo non è pratico perché il serbatoio sarà sproporzionatamente più pesante. Pertanto, nei grandi razzi a propellente liquido, la pressione è ottenuta da una pompa situata tra il serbatoio del carburante e il motore a razzo. Poiché la quantità di carburante da pompare è molto grande (anche se il V-2 brucia 127 kg di carburante al secondo), la pompa richiesta è una centrifuga ad alta capacità azionata da una turbina a gas.
Un dispositivo costituito da una turbina e dal suo carburante, pompa, motore e tutte le relative apparecchiature costituisce il motore di un razzo a combustibile liquido. Con l'avvento del volo spaziale con equipaggio, il carico utile si è spostato e sono comparsi numerosi razzi, come il Mercury, il Gemini e l'Apollo. Infine, attraverso lo space shuttle, il razzo a propellente liquido e il suo carico sono integrati in un'unica unità.
Spero che con queste informazioni possiate saperne di più sui razzi spaziali e sulle loro caratteristiche.