کانال تلگرام

عضو کانال تلگرام کتاب فارسی شوید

موشک و انواع سوخت آن

۲۴ شهریور ۱۳۹۲
بدون نظر
212 نمایش

موشک‌های فضایی، مانند موشک‌های آتش‌بازی عمل می‌کنند. سوخت با ماده‌ای به نام اکسنده که حاوی گاز تسریع کننده احتراق یعنی اکسیژن است ترکیب می‌شود. آنگاه این ترکیب که یک پیشران محسوب می‌شود، می‌سوزد و گازهای داغی را تولید می‌کند. این گازها منبسط شده و از طریق یک دماغه خارج و باعث می‌شوند موشک به طرف بالا حرکت کند. این واکنش برای اولین بار در قرن هفدهم توسط دانشمند انگلیسی «اسحاق نیوتن»، در قانون سوم حرکتش بیان شد. او اظهار داشت که برای هر عملی (خروج گازها در اینجا) عکس‌العملی است در مساوی و مخالف جهت آن (در اینجا، حرکت موشک).
نیرویی که یک موشک را به طرف جلو حرکت می‌دهد، نیروی پیشران نامیده می‌شود. قدرت نیروی پیشران به سرعت خارج شدن گاز خروجی بستگی دارد. نیروی پیشران به موشک شتاب داده و باعث افزایش سرعت آن می‌شود. مقدار شتاب نیز بستگی به جرم موشک دارد. هر چه موشک سنگین‌تر باشد، برای رسیدن به فضا، به نیروی پیشران بیشتری نیاز است. تا وقتی که موتورهای موشک، روشن و در حال تولید نیروی پیشران هستند، شتاب فضاپیما نیز هر لحظه زیادتر می‌شود. موتور موشک یا از پیشران مایع استفاده می‌کند یا جامد، اما بعضی اوقات یک موشک کامل ممکن است در مراحل مختلف، از هر دو نوع پیشران استفاده کند. کارشناسان موشک‌هایی را پیشنهاد کرده‌اند که از انرژی اتمی به عنوان سوخت استفاده می‌کنند، چرا که آنها از نظر مصرف انرژی بسیار مقرون به صرفه‌اند. اما ترس از خطر استفاده از سوخت اتمی مانع استفاده از این موشک‌ها شده است.

موشک‌هایی که از سوخت پیشران جامد استفاده می‌کنند
سوخت‌های پیشران از یک نوع سوخت و یک اکسنده تشکیل شده‌اند. برای روشن شدن موشک، کافی است با یک جرقه کوچک سوخت پیشران موشک را آتش بزنند، سوخت آتش گرفته تا آخرین قطره می‌سوزد و گازهای حاصل از سوخت پیشران، از طریق دماغه انتهایی موشک خارج می‌شوند. اولین موشک‌ها را احتمالا در قرن یازدهم میلادی در کشور چین ساخته‌اند. آنها موشک‌هایی بودند که از سوخت پیشران جامد استفاده می‌کردند. سوخت موشک یک نوع باروت بود که از مخلوطی از نیترات پتاسیم، زغال چوب و سولفور تشکیل شده بود. موشک‌هایی که از سوخت پیشران جامد استفاده می‌کنند، اغلب به عنوان موشک‌های تقویت کننده‌ای استفاده می‌شوند که نیروی اولیه موشک‌های بزرگتر را تأمین می‌کنند. موشک‌های بزرگتر خود از سوخت پیشران مایع استفاده می‌کنند. بزرگترین موشک‌های مصرف کننده سوخت جامد با ۴۵ متر ارتفاع، جزء موشک‌های تقویت کننده شاتل فضایی ایالات متحده محسوب می‌شوند. آنها حاوی ۵۸۶,۵۰۰ کیلوگرم (۲,۱ میلیون پوند) سوخت پیشران هستند که بطور متوسط ۱۳ میلیون تن نیروی پیشران را تولید می‌کنند! این موشک‌ها طوری طراحی شده‌اند که بعد از اتمام سوخت و افتادن در دریا، از دریا بیرون کشیده شده و دوباره برای مأموریت‌های بعدی سوختگیری می‌شوند. ساخت موشک‌هایی که از سوخت جامد استفاده می‌کنند چندان دشوار نیست. آنها مقدار زیادی نیروی پیشران را در یک مدت زمان کم تولید می‌کنند. تنها ایراد این نوع موشک‌ها این است که بعد از روشن شدن به راحتی خاموش نمی‌شوند. به عبارت دیگر، نمی‌توان آن را به آسانی تحت کنترل درآورد.

missile-b

نیروی پیش برنده
شاتل فضایی ایالات متحده از موشک‌های تقویت کننده عظیم‌الجثه‌ای برخوردار است که از سوخت پیشران جامد استفاده می‌کنند. این پیشران از پر کلرات آمونیم به عنوان اکسنده و پودر آلومینیوم به عنوان سوخت تشکیل شده است.

موشک‌های مصرف کننده سوخت مایع
اکثر موشک‌هایی که از آنها در پروازهای فضایی استفاده می‌شود، از سوخت پیشران مایع بهره می‌برند. سوخت و اکسنده که در مخزن‌های جداگانه‌ای نگهداری می‌شوند، هر دو مایع هستند. پمپ‌های قدرتمندی آنها را به محفظه احتراق می‌برد و در آنجا با یکدیگر ترکیب شده، شروع به تولید گازهای خروجی می‌کنند. گازهای مذکور نیز به نوبه خود از دماغه انتهایی موشک خارج می‌شوند. بعضی از موشک‌ها از یک ماده قابل اشتعال سریع برای شروع احتراق استفاده می‌کنند. سوخت پیشران سایر موشک‌ها هنگام ترکیب سوخت و اکسنده شروع به احتراق می‌کند.

فرایند احتراق پیشران مایع
اکسنده و سوخت باهم ترکیب می‌شوند و در محفظه احتراق شروع به سوختن می‌کنند. سپس گازهای خروجی حاصل از فرایند احتراق از دماغه خارج و به عنوان نیروی پیشران، موشک را به طرف جلو حرکت می‌دهند.
مراحل مختلف یک موشک برای سفر به فضا، یک موشک چند مرحله‌ای مورد نیاز است. هر کدام از این مراحل یک موشک جداگانه محسوب می‌شود که هم دارای منبع سوخت است و هم موتور. بسته به وزن محموله ماهواه، از موشک‌های تقویت کننده‌ای در کنار مراحل مختلف موشک برای افزایش نیروی موتورها استفاده می‌شود. مرحله اول، کل موشک را از زمین بلند می‌کند و به محض اتمام سوخت از بقیه موشک جدا شده، به زمین سقوط می‌کند. آنگاه موتور مرحله دوم روشن می شود. به خاطر وزن سبکتر موشک در این مرحله، شتاب موشک نیز بیشتر می‌شود. این سیر صعودی شتاب با جدا شدن هر مرحله از موشک ادامه می‌یابد. مرحله پایانی موشک قسمت حامل ماهواره را به فضا و به طرف مقصدش حمل می‌کند.

لینک کوتاه مطلب

http://ketabfarsi.ir/?p=3924