Люди достигли новаторских подвигов в исследовании космоса, достигнув отдаленных участков пространства с такими миссиями, как Voyager 1. Однако ничто из этого не было бы возможно без ракетов.
Ракеты играют ключевую роль в размещении спутников, орбитальных аппаратов и астронавтов в космос. Затем они проливают поэтапно после выполнения своей задачи (вызывая космический мусор, который может когда -нибудь раздувать людей, если не утилизировать должным образом), выступая в качестве вида транспорта для людей и груза по пути в космос. Тем не менее, ракетные двигатели нетрадиционные и сильно отличаются от самолета, автомобиля и других общих двигателей. В то время как Ракеты также сжигают топливо, чтобы двигаться, как и другие двигатели, существует фундаментальная разница. Традиционные двигатели вращают колеса или турбины, чтобы двигаться, в то время как ракетные двигатели сжигают топливо и используют силы реакции, чтобы продвинуть космический челнок вверх.
Выходные газы из ракеты, которую вы видите во время запуска ракета, отвечают за то, чтобы продвигать ракету. Поскольку ракеты работают буквально сжигая широко легковоспламеняющееся топливо, эксплуатационные температуры могут быстро взлететь с 4000 ° до 5000 ° по Фаренгейту. Кроме того, ракеты могут работать на различных типах топлива, таких как твердое, жидкое и гибридное топливо, каждый из которых предлагает различные преимущества для движения.
Тяга от горящего топлива поднимает ракету
Вы можете помнить третий закон Ньютона от науки в старшей школе, в котором говорится, что «каждое действие имеет равную и противоположную реакцию». Ракеты функционируют, сжигая ракетное топливо — действие — с подъемом, являющейся последующей реакцией. Сила реакции, также известная как тяга, обычно измеряется в фунтах или в Ньютонах в научных терминах.
Если это звучит запутанно, давайте поймем это с простой аналогией. Если вы когда -либо выстрелили из пистолета или видели, как кто -то делает это, вы можете знать, как важно крепко удерживать оружие, чтобы предотвратить отдачу травм. В этом случае сила действия применяется к пуле, когда вы нажимаете на курок. В свою очередь, пуля также оказывает силу реакции на пистолете, в результате чего она отдает. В то время как отдача пистолета является нежелательным движением, Ракеты применяют силы реакции, чтобы поднять себя против гравитации.
Ракета содержит огромное количество топлива, которое зажигается во время подъема. Когда твердое или жидкое топливо сжигает, он превращается в газ и сходит с задней части ракеты. Изгнание высокоскоростных газов применяет силу реакции на ракете, заставляя ее двигаться в противоположном направлении.
Проектирование ракеты сложно
Вы, наверное, слышали фразу «Это не ракетостроение». Но насколько сложно на самом деле ракетостроение? Оказывается, проектирование ракеты чрезвычайно сложна, что включает в себя точные расчеты для веса, топлива, траектории и многого другого. Несмотря на ракеты, имеющие многочисленные избыточные системы, даже малейшие ошибки привели к нескольким неудачным космическим миссиям, таким как Японская ракета Kairos и многое другое.
Еще одна задача в разработке ракеты — это учет меняющегося ускорения. Согласно второму закону движения Ньютона, сила — это массовое ускорение — та же сила приводит к большему ускорению в меньшей массе. Поскольку горящее ракетное топливо постоянно выходит из ракеты, ракета становится легче на протяжении всего путешествия, заставляя его быстрее ускоряться с той же тягой. В настоящее время ракеты несут только 1% веса полезной нагрузки по сравнению с общим весом космического челнока во время подъема. Массовая разница между полезной нагрузкой (постоянным весом) и топливом (переменным весом) затрудняет планирование траектории ракеты. Кроме того, ракеты нуждаются в сложных системах охлаждения, чтобы обеспечить оптимальную температуру и конструктивную целостность при сжигании топлива.
