Një epokë e re e fluturimeve në hapësirë?/ Raketa termike për përdorim në orbitën hënore

10 Maj 2021, 11:51, Kuriozitete CNA

Agjencia e Projekteve të Kërkimit të Avancuar të Mbrojtjes së SHBA kohët e fundit ka porositur tre kompani private, Blue Origin, Lockheed Martin dhe General Atomics, për të zhvilluar raketa termike me ndarje bërthamore për përdorim në orbitën hënore.

Një zhvillim i tillë, nëse do të fluturohet, mund të nisë një epokë të re të fluturimeve hapësinore. Thënë kjo, është vetëm një nga disa rrugët emocionuese në shtytjen e raketave. Këtu janë disa të tjerë.

Raketa kimike

Mjeti standard i shtytjes për anijet kozmike përdor raketa kimike. Ekzistojnë dy lloje kryesore: lëndë djegëse e ngurtë (siç janë nxitësit e ngurtë të raketave në anijen hapësinore) dhe lëndë djegëse e lëngshme (si Saturni V ).

Në të dy rastet, përdoret një reaksion kimik për të prodhuar një gaz shumë të nxehtë, shumë të shtypur brenda një dhome djegieje. Gryka e motorit siguron daljen e vetme për këtë gaz i cili rrjedhimisht zgjerohet jashtë tij, duke siguruar shtytje.Reaksioni kimik kërkon një lëndë djegëse, siç është hidrogjeni i lëngët ose alumini në pluhur, dhe një oksidues (një agjent që prodhon reaksione kimike) siç është oksigjeni. Ka shumë variabla të tjerë të cilët në fund të fundit gjithashtu përcaktojnë efikasitetin e një motori rakete, dhe shkencëtarët dhe inxhinierët gjithmonë kërkojnë të marrin më shumë shtytje dhe efikasitet të karburantit nga një dizajn i caktuar.

Kohët e fundit, kompania private SpaceX ka kryer fluturime provë të prototipit të tyre të lëshimit Starship. Ky automjet përdor një motor “me djegie në fazë me rrjedhë të plotë (FFSC)”, Raptor , i cili djeg metan për karburant dhe oksigjen për oksidues. Projektime të tilla u testuan nga rusët në vitet 1960 dhe qeveria amerikane në vitet 2000, por ende asnjë nuk ka fluturuar në hapësirë. Motorët janë shumë më efikas të karburantit dhe mund të gjenerojnë një raport shumë më të lartë shtytje-peshë sesa dizenjimet tradicionale.

Raketat termike të ndarjes

Bërthama e një atomi përbëhet nga grimca nën-atomike të quajtura protone dhe neutrone. Këto përcaktojnë masën e një elementi – sa më shumë protone dhe neutrone, aq më e rëndë është. Disa bërthama atomike janë të paqëndrueshme dhe mund të ndahen në disa bërthama më të vogla kur bombardohen me neutrone. Ky është procesi i ndarjes bërthamore dhe mund të çlirojë një sasi të madhe energjie. Ndërsa prishen bërthamat, ato gjithashtu lëshojnë më shumë neutrone të cilat vazhdojnë të çahen më shumë atome – duke prodhuar një reaksion zinxhir.

Në një raketë termike të ndarjes bërthamore, një gaz shtytës, siç është hidrogjeni, nxehet nga ndarja bërthamore në temperatura të larta, duke krijuar një gaz me presion të lartë brenda dhomës së reaktorit. Ashtu si me raketat kimike, kjo mund të shpëtojë vetëm përmes grykës së raketës, duke prodhuar përsëri shtytje. Raketat e ndarjes bërthamore nuk parashikohet të prodhojnë llojin e shtytjes së nevojshme për të ngritur ngarkesa të mëdha nga sipërfaqja e Tokës në hapësirë. Megjithatë, pasi të jenë në hapësirë, ato janë shumë më efikase se raketat kimike – për një masë të caktuar të gazit, ata mund të përshpejtojnë një anije kozmike në shpejtësi shumë më të larta.

Shtytje elektrike

Një element kryesor i trillimeve shkencore , shtytjet e vërtetë të joneve gjenerojnë grimca të ngarkuara (jonizim), i përshpejtojnë ato duke përdorur fusha elektrike dhe më pas i ndezin nga një thruster. Lënda shtytëse është një gaz i tillë si ksenon, një element mjaft i rëndë që mund të ngarkohet lehtë elektrikisht.

Motorët aktualë të joneve ushqehen nga qelizat diellore , duke i bërë ato me energji diellore dhe që kërkojnë shumë pak lëndë ajrore. Ato janë përdorur në misionin SMART-1 të Esa në Hënë dhe misionin Bepi-Colombo gjatë rrugës për në Mërkur. Nasa aktualisht po zhvillon një sistem shtytës elektrik me fuqi të lartë për Lunar Gateway , një postpost që do të rrotullohet rreth Hënës.

Vela diellore

Ndërsa shtytja zakonisht kërkon shtytës të një farë përshkrimi, një metodë më “e gjelbër” duke u mbështetur vetëm në dritën nga vetë Dielli. Velat mbështeten në pronën fizike të ruajtjes së momentit. Në Tokë, ne jemi mësuar ta shohim këtë vrull si një presion dinamik nga grimcat e ajrit që fryjnë në një fletë kur lundrojnë, duke e shtyrë një anije përpara . Drita përbëhet nga fotone , të cilat nuk kanë masë, por ato kanë moment dhe mund ta transferojnë atë në vela. Meqenëse energjitë e fotoneve individuale janë shumë të vogla, një madhësi jashtëzakonisht e madhe e velës është e nevojshme për çdo nxitim të dukshëm.

Fitimi i shpejtësisë do të varet gjithashtu nga sa jeni larg Diellit. Në Tokë, fuqia e marrë nga rrezet e diellit është rreth 1.3 kË për metër katror. Nëse do të kishim një vela me madhësinë e një fushe futbolli, kjo do të barazohej me 9.3 MW, duke siguruar një nxitim shumë të ulët, madje edhe për një objekt me masë të ulët. Velat diellore janë testuar nga anija kozmike japoneze IKAROS e cila fluturoi me sukses nga Venusi dhe Shoqëria Planetare Lightsail-2 , e cila aktualisht është në orbitë rreth Tokës./ CNA.al