Hvordan fungerer en rakettmotor?

Hvordan fungerer en rakettmotor i rommet?

Å forstå hvordan fungerer en rakettmotor gir fascinerende innsikt i fysikken bak romfart og utforskning av universet utenfor jorden. Dette prinsippet forklarer romfartøyenes enorme hastigheter og evne til å operere i fullstendig vakuum. Les videre for å lære detaljene bak denne unike teknologien.

Hvordan fungerer en rakettmotor i praksis?

Ein rakettmotor er ein reaksjonsmotor som lagar skyvkraft og framdrift ved å akselerere avgassar frå brenselet. Rakettar har med seg drivstoff i form av både brensel og oksidasjonsmiddel, noko som gjer at motoren ikkje er avhengig av tilgang på oksygen frå lufta.

Eg husker godt fyrste gong eg sette meg inn i fysikken bak dette - det verka nesten mot sin hensikt at noko kan skyve seg fram i eit heilt tomrom. Men prinsippet er forbløffande enkelt når ein fyrst bryt det ned.

Newtons tredje lov og reaksjonskraft

Kjernefunksjonen er basert på Newtons tredje lov om kraft og motkraft. Når brenselet vert antennt i eit lukka kammer, oppstår det eit enormt gasstrykk som pressar seg ut gjennom ei snever dysa bak på motoren. (Effektiv avgasshastighet ligg vanlegvis mellom 2500 og 4500 m/s for kjemiske motorar.) Denne massen som blir kasta bakover med stor fart, skapar ein like stor motkraft som dreg sjølve rakettmotoren framover.

Det er ikkje lufta utanfor som motoren skubbar ifrå. Tvert imot fungerar rakettmotoren aller best i det lufttomme rommet, der det ikkje finst noko motstand som hemmar gassutstrøyminga.

Hvorfor trenger rakettmotorer sitt eget oksidasjonsmiddel?

Ein vanleg bilmotor treng oksygen frå lufta rundt seg for å få til ei forbrenning. Men i verdsrommet finst det ikkje luft. Difor må ein rakett ha med seg heile sitt eige kjemiske kretsløp i form av drivstoff og oksidasjonsmiddel.

Ulike typar drivstoff og kjemiske reaksjoner

Oksidasjonsmiddelet, som regel flytande oksygen eller ulike kjemiske sambindingar, gjer at brenselet kan brenne eksplosivt sjølv i eit vakuum. Det er her den enorme energimengden vert frigjord. (Typiske kjemiske rakettmotorar oppnår spesifikke impulsar på 300 til 450 sekund.) Utan denne medbrakt oksygenkjelda ville forbrenninga stoppe tvert opp så snart køyretøyet forlét jordas atmosfære.

Væskemotorer kontra faststoffmotorer

For å forstå korleis ulike rakettar fungerar, må ein skilje mellom dei to hovudtypane kjemiske motorar. Væskemotorar nyttar væskeformig brensel og oksidasjonsmiddel som blir pumpa inn i eit felles brennkammer. This gjev moglegheit til å regulere skyvkrafta undervegs.

Faststoffmotorar, derimot, har brensel og oksidasjonsmiddel blanda saman til ein fast masse som er stappa direkte inn i motorkammeret. Når ein fyrst tenner på ein slik motor, brenn han til alt er utbrent - det finst ingen stoppknapp.

Hvordan fungerer en rakett i verdensrommet?

Mange trur feilaktig at rakettar treng noko å ta spenntak i for å flytte seg framover. Slik er det altså ikkje. I verdsrommet verkar verken luftmotstand eller tyngdekraft på same måte, og når først motoren startar, vil gassane som blir kasta ut bakover sørge for jamn akselerasjon.

Når drivstoffet er brukt opp, held rakettleivaden fram med same fart på grunn av den første loven til Newton, ettersom det ikkje er krefter som bremsar han ned i det ytre rommet.

Sammenlikning av rakettmotortyper

Væskemotor

• Hovudsteg på berrakettar og bemannede romskip

• Høg kompleksitet med ventilar, røyr og pumper

• Gjev høg effektivitet og spesifikk impuls for store løft

• Kan regulerast, stoppast og startast att undervegs

Faststoffmotor

• Brukt som starthjelp (boosters) og i militære missilar

• Enkel mekanisk oppbygging utan rørlege delar

• Gjev enorm råskyvkraft på kort tid

• Kan ikkje stoppast eller regulerast etter at han er tent

Utvikling av rakettmotorar ved Andøya

Ingeniøren Lars arbeidde med testing av små rakettmotorar i Noreg, men slet i starten med ujamn forbrenning og ustabilt trykk i brennkammeret.

Dei fyrste forsøken førte til at dysa vart overoppheta og smelta etter berre få sekund.

Etter fleire veker med feilsøk fann teamet ut at blandingsforholdet mellom brensel og oksidasjonsmiddel var feiljustert.

Etter at dei endra injektorane og fekk betre kjøling, auka effektiviteten merkbart, noko som gjorde motorane trygge og stabile for vidare oppskytingar.