Традиционное ракетное топливо

В настоящее время существует два вида ракетного топлива: жидкое ракетное топливо и твердое ракетное топливо. Ракетный двигатель на жидком топливе работает как гигантский реактивный двигатель, за исключением того, что запасы окислителя транспортируются в летательном аппарате, а не берутся из наружного воздуха. Ракетный двигатель на твердом топливе существенно отличается от реактивного двигателя базовой конструкции. В известном смысле ракетный двигатель на твердом топливе можно представить как огромную петарду с управляемым процессом горения, содержащую окислитель, перемешанный с порохом.

Как попасть в космос. Ни черный, ни белый порох не могут обеспечить энергию, достаточную для ускорения летательного аппарата настолько, чтобы он хотя? бы вышел на околоземную орбиту. Для этого необходимо достичь первой космической скорости, равной примерно 29 000 км/ч. Лучшие современные виды твердого топлива могут обеспечить достаточную тягу для ракеты-носителя — первой ступени многоступенчатой ракеты, для того чтобы последующие ступени на жидком топливе смогли доставить на орбиту полезную нагрузку или даже достичь второй космической скорости и отправиться в межпланетное путешествие. Минимальная скорость, которая требуется для того, чтобы преодолеть влияние гравитационных сил Земли, составляет примерно 40 000 км/ч.

Преимущества традиционного ракетного топлива

Традиционное ракетное топливо — жидкое или твердое — обеспечивает в настоящий момент единственный способ движения ракет. Альтернативные предложения — ионные двигатели, управляемые термоядерные реакторы или солнечные паруса — находятся на стадии научных разработок, но летательные аппараты подобного типа, по всей вероятности, не будут практически применяться до конца XXI века.

Недостатки традиционного ракетного топлива

• Ракеты на традиционном ракетном топливе не могут достичь скоростей, существенно превышающих вторую космическую скорость, равную 40 000 км/ч, с тем чтобы отправиться в дальнее межпланетное путешествие. Количество топлива, нужное для до стижения таких высоких скоростей, было бы столь велико, что космический аппарат стал бы слишком тяжелым, чтобы вообще было возможно обеспечить его ускорение до этих скоростей.
• Использование ракет на традиционном топливе для перемещения в пространстве является неэффективным решением. Чтобы запустить даже очень маленький космический аппарат и доставить полезную нагрузку на околоземную орбиту, требуется огромное количество топлива — во много раз большее, чем масса самого аппарата (полезной нагрузки).
• Ракеты на традиционном топливе непрактичны для межпланетных путешествий из-за ограничений по их максимальной скорости. Ближайшая солнечная система находится на расстоянии около 40 триллионов километров (4 х 1013 км) от нашей Солнечной системы. Даже при скорости 1 000 000 км/ч путешествие к этой солнечной системе заняло бы более 4500 лет!

Вопрос

Можно ли для двигателя обычной ракеты использовать комбинацию жидкого и твердого топлива?

Ответ

Такое топливо было разработано и названо гибридным топливом; оно содержит твердое горючее и жидкий или газообразный окислитель. Трудность в том, что если твердое топливо смешано неоднородно, то оно может гореть неровно или с неполным сгоранием. Тем не менее в первом частном космическом корабле SpaceShipOne было использовано гибридное топливо. В качестве твердого горючего использовался гидроксилполибутадиен, а в качестве окислителя — закись азота.