سوخت موشک
سوخت موشک (انگلیسی: Propellant) یا سوخت رانش، یک ماده شیمیایی است که در توسعه و تولید انرژی مورد نیاز برای حرکت شارهها یا تولید نیروی پیشرانش و پرتابه استفاده میشود. سوختهای موشک، موادی پر انرژی هستند و از سوختهایی مانند: بنزین، سوخت جت، نیروی محرکه راکت یا عوامل اکسنده تشکیل میشوند.
وسایل نقلیه میتوانند با بیرون راندن یک پیشران به سمت عقب که نیروی مخالفی ایجاد میکند که وسیله نقلیه را به جلو حرکت میدهد، از پیشرانها برای حرکت استفاده کنند. پرتابهها میتوانند از پیشرانهایی استفاده کنند که گازهای منبسطشوندهای هستند که نیروی محرکه لازم برای به حرکت درآوردن پرتابه را فراهم میکنند. قوطیهای آئروسل از پیشرانهایی استفاده میکنند که سیالاتی فشرده هستند، به طوری که وقتی پیشران با رها کردن یک دریچه اجازه خروج پیدا میکند، انرژی ذخیره شده توسط فشردهسازی، پیشران را از قوطی خارج میکند و آن پیشران، بار مفید آئروسل را به همراه پیشران به بیرون میراند. سیال فشرده همچنین میتواند به عنوان یک پیشران ساده وسیله نقلیه استفاده شود، به طوری که انرژی پتانسیل ذخیره شده در سیال فشرده شده برای خروج سیال به عنوان پیشران استفاده میشود. انرژی ذخیره شده در سیال هنگام فشرده شدن سیال، مانند هوای فشرده، به سیستم اضافه میشود. انرژی اعمال شده به پمپ یا سیستم حرارتی که برای فشردهسازی هوا استفاده میشود، تا زمانی که با اجازه خروج پیشران آزاد شود، ذخیره میشود. سیال فشرده همچنین میتواند فقط به عنوان ذخیره انرژی به همراه ماده دیگری به عنوان پیشران استفاده شود، مانند موشک آبی، که در آن انرژی ذخیره شده در هوای فشرده سوخت و آب پیشران است.
در فضاپیماهای الکتریکی، از الکتریسیته برای شتاب دادن به پیشران استفاده میشود. نیروی الکترواستاتیک ممکن است برای بیرون راندن یونهای مثبت استفاده شود، یا نیروی لورنتس ممکن است برای بیرون راندن یونهای منفی و الکترونها به عنوان پیشران استفاده شود. موتورهای الکتروترمال از نیروی الکترومغناطیسی برای گرم کردن گازهای با وزن مولکولی کم (مانند هیدروژن، هلیوم، آمونیاک) به پلاسما و بیرون راندن پلاسما به عنوان پیشران استفاده میکنند. در مورد موتور موشک رزیستوجت، پیشران فشرده به سادگی با استفاده از گرمایش مقاومتی هنگام خروج برای ایجاد نیروی رانش بیشتر گرم میشود.
در موشکهای شیمیایی و هواپیماها، از سوختها برای تولید گاز پرانرژی استفاده میشود که میتواند از طریق یک نازل هدایت شود و در نتیجه نیروی رانش تولید کند. در موشکها، سوختن سوخت موشک باعث ایجاد اگزوز میشود و ماده اگزوز معمولاً به عنوان پیشران تحت فشار از طریق نازل خارج میشود. ماده خروجی ممکن است گاز، مایع، پلاسما یا جامد باشد. در هواپیماهای بدون پروانه مانند جتها، سوخت معمولاً محصول سوختن سوخت با اکسیژن اتمسفر است، به طوری که محصول سوخت حاصل جرم بیشتری نسبت به سوخت حمل شده روی وسیله نقلیه دارد.
موشکهای فوتونی پیشنهادی از تکانه نسبیتی فوتونها برای ایجاد نیروی رانش استفاده میکنند. اگرچه فوتونها جرم ندارند، اما همچنان میتوانند به عنوان نیروی رانش عمل کنند زیرا با سرعت نسبیتی، یعنی سرعت نور، حرکت میکنند. در این مورد، قانون سوم حرکت نیوتن برای مدلسازی فیزیک مربوطه کافی نیست و باید از فیزیک نسبیتی استفاده شود.
در موشکهای شیمیایی، واکنشهای شیمیایی برای تولید انرژی استفاده میشوند که باعث حرکت یک سیال میشود که برای بیرون راندن محصولات آن واکنش شیمیایی (و گاهی اوقات سایر مواد) به عنوان نیروی رانش استفاده میشود. به عنوان مثال، در یک موتور ساده هیدروژن/اکسیژن، هیدروژن برای ایجاد H2O سوزانده (اکسید میشود) و انرژی حاصل از واکنش شیمیایی برای بیرون راندن آب (بخار) برای تأمین نیروی رانش استفاده میشود. اغلب در موتورهای موشک شیمیایی، مادهای با جرم مولکولی بالاتر در سوخت گنجانده میشود تا جرم واکنش بیشتری فراهم شود.
پیشران موشک ممکن است از طریق یک نازل انبساطی به عنوان گاز سرد، یعنی بدون اختلاط و احتراق پرانرژی، خارج شود تا با استفاده از پیشرانههای گاز سرد، معمولاً به عنوان پیشرانههای مانور، تغییرات کوچکی در سرعت فضاپیما ایجاد کند.
برای دستیابی به چگالی مفید برای ذخیرهسازی، اکثر پیشرانهها به صورت جامد یا مایع ذخیره میشوند.
جستارهای وابسته
منابع
- مشارکتکنندگان ویکیپدیا. «Propellant». در دانشنامهٔ ویکیپدیای انگلیسی، بازبینیشده در ۲۵ آوریل ۲۰۱۸.
پیوند به بیرون
