Što je raketni motor?

Raketni motor je vrsta mlaznog motora, što znači da je riječ o reakcijskom motoru koji stvara potisak ispuštanjem struje plina velike brzine u suprotnom od željenog smjera kretanja, pokrećući se naprijed zbog očuvanja zamaha. Razlikujuća karakteristika rakete je da se njezin pogonski mlaz u potpunosti proizvodi iz vlastite pogonske mase motora, pri čemu ništa od toga nije uzeto iz vanjskog okruženja. To se razlikuje od drugih oblika mlaznih motora, kao što su turbomlazni, turboventilatorski i ramjet motori, koji miješaju svoje gorivo sa komprimiranim zrakom iz atmosfere kako bi izgarali svoje gorivo i proizveli mlaz. Tehnologija raketnih motora ključna je za svemirske letove, jer rakete mogu djelovati izvan atmosfere. Rakete se također koriste u svrhe kao što su vatromet, oružje i brzi zrakoplovi.

Postoji nekoliko oblika raketnih motora. Najčešće korišteni tip zove se kemijska raketa. Kemijska raketa se pokreće naprijed kemijskim reakcijama u svom pogonskom gorivu koje proizvode toplinu, proizvodeći mlaz brzog ispušnog plina koji se ispušta sa stražnje strane rakete. Svaka kemijska raketa nosi zapaljivu pogonsku tvar kao gorivo. To je u kombinaciji s još zapaljivijom tvari, koja se naziva inicijator ili upaljač. Inicijator se pali, obično kroz električnu iskru ili pirotehnički naboj, a toplina zauzvrat pali pogonsko gorivo, koje gori stvarajući propulzivni ispušni mlaz.

Pogonske kemikalije mogu biti krute tvari, tekućine ili krute tvari u kombinaciji s tekućinama ili plinovima. U raketi na kruto gorivo, čvrsto gorivo, zvano zrno, pohranjuje se zajedno s oksidirajućim kemikalijama koje služe kao inicijator, dok rakete na tekuće gorivo pohranjuju tekuće gorivo i inicijator u odvojene spremnike dok ne dođe vrijeme za njihovo ispuštanje u komoru za izgaranje za miješanje. Rakete s hibridnim gorivom koriste čvrsto gorivo, koje se zatim miješa s tekućim ili plinovitim inicijatorom pohranjenim u zasebnom spremniku dok ne bude spremno za upotrebu.

Najčešće korišteno kruto gorivo danas se naziva amonijev perklorat kompozitno gorivo (APCP), što se odnosi na niz različitih kemijskih smjesa koje uključuju i pogonsko gorivo i inicijator. APCP obično uključuje oksidator amonijev perklorat (NH4ClO4), elastične polimere zvane elastomeri i aluminij u prahu ili druge metale. Tekuća raketna goriva često se sastoje od tekućeg kisika pomiješanog s rafiniranim kerozinom ili tekućim vodikom ili od dinitrogen tetroksida (N2O4) pomiješanog s hidrazinom (N2H4) ili jednim od njegovih derivata.

Rakete na kruto gorivo bile su prvi oblik raketnog motora, ali su uvelike zamijenjene učinkovitijim tekućim gorivom i hibridnim dizajnom. Međutim, još uvijek se obično koriste u svrhe poput vatrometa i raketnih modela, a ponekad se koriste u svemirskim letovima za lansiranje malih tereta u orbitu ili kao dopuna raketi na tekuće gorivo kako bi se povećao kapacitet nosivosti. Na primjer, Space Shuttle koristi jednu veliku raketu na tekuće gorivo uz dvije manje rakete na kruto gorivo za postizanje orbite.

Termalna raketa koristi pogonsko gorivo koje se zagrijava iz vanjskog izvora topline, a ne kemijskim reakcijama u samom pogonskom gorivu. Rakete s toplom vodom, koje se nazivaju i parne rakete, koriste vodu kao pogonsko gorivo zagrijavajući je kako bi proizvele mlazove pare. Oni se često koriste u vrlo brzim kopnenim vozilima, poput drag racera. Elektrotermalne rakete koriste električna polja za proizvodnju zagrijane plazme, koja zatim zagrijava pogonsko gorivo kako bi proizvela mlaz. Elektrotermalne rakete korisne su za stvaranje kratkih rafala potiska i obično se koriste u svrhe kao što je kontrola visine u satelitima.
Predloženo je nekoliko drugih tipova termalnih raketa koje bi se mogle koristiti. Solarna termalna raketa koristila bi sunčevu energiju kao izvor topline, bilo izlaganjem pogonskog goriva izravno sunčevom zračenju ili korištenjem sunčeve energije za napajanje izmjenjivača topline koji bi zagrijavao pogonsko gorivo. Sunčeva energija bi se skupljala i koncentrirala kroz ogledala ili leće kako bi se osigurala dovoljno koncentrirana toplina. Termički raketni motor također bi se mogao pokretati energijom koja mu se prenosi iz vanjskog izvora putem laserskih ili mikrovalnih zraka. Termalna raketa na nuklearni pogon mogla bi zagrijati svoje pogonsko gorivo energijom iz nuklearnog reaktora ili raspadom radioaktivnih izotopa.