Što je kriogeni motor?

Kriogeni motor je obično raketni motor dizajniran da izbjegne Zemljinu gravitaciju i pošalje sonde u razmaknute ili da podigne satelite u orbitu. Koriste tekuća goriva koja su ohlađena na vrlo niske temperature i koja bi inače bila u plinovitom stanju pri normalnom atmosferskom tlaku i temperaturi, kao što su vodik i kisik. Ova goriva se koriste u jednom od dva glavna dizajna za proizvodnju pogonske sile. Vodik se ili isparava kao gorivo i zapaljuje oksidantom kisika kako bi se stvorio standardni vrući potisak rakete, ili se miješaju kako bi se stvorila super vruća para koja izlazi iz mlaznice motora i stvara potisak.

Pet zemalja trenutno posjeduje uspješno testirane pogonske sustave kriogenih motora od 2011. To uključuje Sjedinjene Države, Rusiju i Kinu, kao i Francusku i Japan. Rad u njemačkom svemirskom centru u Lampoldshausenu u Njemačkoj je u tijeku na razvoju kriogenog pogona. Indija je također testirala dizajn kriogene rakete tek 2009. godine, proizvedenu u Indijskoj organizaciji za istraživanje svemira (ISRO), što je rezultiralo katastrofalnim neuspjehom testnog vozila.

Kriogeni inženjering za raketna goriva postoji barem od dizajna rakete Saturn V iz ere 1960-ih, koju su koristile misije Sjedinjenih Država Apollo Moon. Glavni motori američkog Space Shuttlea također koriste kriogenski pohranjena goriva, kao i nekoliko ranih modela interkontinentalnih balističkih projektila (ICBM) koje su Rusija i Kina koristile kao nuklearna sredstva odvraćanja. Rakete s tekućim gorivom imaju veći potisak i, prema tome, brzinu od svojih kolega s čvrstim gorivom, ali se pohranjuju s praznim spremnicima goriva, budući da je gorivo teško održavati, a ventili motora i spojevi s vremenom propadaju. Korištenje kriogenog goriva kao pogonskog goriva zahtijeva skladišne ​​prostore za gorivo, tako da se po potrebi može pumpati u spremnike raketnih motora. Budući da vrijeme lansiranja projektila koje pokreće kriogeni motor može biti odgođeno i do nekoliko sati, a skladištenje goriva je rizično, SAD je 1980-ih prešao na sve nuklearne ICBM-ove na kruto gorivo.

Tekući vodik i tekući kisik pohranjuju se na razinama od -423° Fahrenheita (-253° Celzijusa) odnosno -297° Fahrenheita (-183° Celzija). Ovi elementi se lako dobivaju i nude jednu od najvećih stopa pretvorbe energije tekućih goriva za raketni pogon, tako da su postali gorivo izbora za svaku naciju koja radi na dizajnu kriogenih motora. Oni također proizvode jednu od najvećih poznatih specifičnih brzina impulsa za kemijski raketni pogon do 450 sekundi. Specifični impuls je mjera promjene količine gibanja po jedinici potrošenog goriva. Raketa koja generira 440 specifičnih impulsa, kao što je kriogeni motor Space Shuttlea u vakuumu, postigla bi brzinu od oko 9,900 15,840 milja na sat (XNUMX XNUMX kilometara na sat), što je sasvim dovoljno da se zadrži u orbiti oko Zemlje u raspadanju na produženi vremenski period.

Nova varijacija kriogenih motora je Common Extensible Cryogenic Engine (CECE) koji razvija Nacionalna uprava za aeronautiku i svemir (NASA) u SAD-u. Koristi tipično tekuće gorivo s kisikom i vodikom, ali je i sam cijeli motor prehlađen. Gorivo se miješa kako bi stvorilo pregrijanu paru od 5,000° Fahrenheita (2,760°C) kao oblik raketnog potiska koji se može prigušiti gore i dolje od nešto više od 100% do 10% razine potiska, za manevriranje u okruženjima za slijetanje kao što je na površini mjesec. Motor je prošao uspješno testiranje još 2006. godine, a može se koristiti i u budućim misijama na Mars i Mjesec.