هوافضا

موشک چگونه کار می‌کند?

همه موشک‌ها بر اساس این اصل کار می‌کنند که هر عملی عکس العملی در یک جهت ، سبب ایجاد واکنش برابر با آن اما در جهت مخالف می‌باشد ، یعنی همان قانون سوم نیوتن . در یک موشک بر اثر احتراق سوخت ، گازهای داغی حاصل می‌شود که در هنگام خروج از یک نازل (شیپوره) نیرویی ایجاد می‌کند که می‌تواند موشک را از زمین بلند کند. اگر چه این نیرو ثابت می‌ماند ، اما شتاب موشک افزایش می‌یابد چون بر اثر مصرف سوخت ، موشک سبکتر می‌شود.

موشک به همان آسانی که در جو کار می‌کند ، در فضای ماورای جو هم کار می‌کند اما در ماورای جو ، پیشرانش موشک به علت فشار گاز‌های داغ در برخورد با جو نیست ، بلکه بر اثر واکنش در برابر کنش است. وضعیت موشک در این حالت مانند وضعیت کسی است که در وسط یک زمین یخ زده بسیار لغزنده قرار گرفته است. او هر چقدر هم که دست و پا بزند ، از جایش تکان نخواهد خورد. اما اگر بر حسب اتفاق تعدادی کیف یا چمدان کوچک به همراه داشته باشد می‌تواند برای حرکت کردن از آنها استفاده کند. اگر او کیف ها را یکی پس از دیگری در جهت معینی پرتاب کند ، به آهستگی در جهت مخالف شروع به حرکت خواهد کرد.

در موشک‌های ابتدایی ، مانند آنهایی که چینیان ابداع کرده بودند ، از سوخت جامد _ باروت _ استفاده می‌شده است. هنگامی که جرقه‌ای به باروت زده شود ، این سوخت جامد انرژی خود را به صورت یک انفجار آزاد می‌کند. پیشرفت در طرح و ساخت موشک‌های قرن حاضر ، بیشتر معطوف به استفاده از سوخت‌های مایع بوده است. از این نوع سوخت‌ها در مقایسه با وزن مساوی از سوخت جامد نه تنها انرژی بیشتری آزاد می‌کنند ، بلکه بهتر هم قابل کنترل هستند.

در موشکی که با سوخت مایع کار می‌کند ، سوخت نخواهد سوخت مگر اینکه با یک اکسید‌کننده مخلوط شود. برخلاف یک هواپیمای جت موشک نمی‌تواند همیشه اکسیژن مورد نیاز سوختش را از جو تامین کند (چون به ارتفاع‌های خیلی بالایی می‌رود که غلظت اکسیژن حتی به صفر می‌رسد) ، بنابراین باید اکسیژن مورد نیاز را با خو ببرد. سوخت و اکسید‌کننده را در مخازن جداگانه ذخیره و حمل می‌کنند و در هنگام احتراق آنها را در محفظه احتراق تلمبه می‌کنند ، که در آنجا سوخت می‌سوزد (در واقع منفجر می‌شود). گازهای حاصل از راه شیپوره با سرعت زیادی خارج می‌شوند. و مقدار نیروی پیشرانش موشک ، از طریق زیاد یا کم کردن میزان سوخت و اکسید‌کننده ورودی به محفظه احتراق ، کنترل می‌شود.

 آلمانی در جنگ جهانی دوم ، نفت سفید و اکسیژن بود. امروزه V2سوخت موشک‌های اولیه ، از جمله در موشک‌ هیدرازین (یکی دیگر از هیدروکربن‌های مایع) یا سوخت‌های سرما‌زا _ از قبیل هیدروژن مایع و اکسیژن مایع_استفاده می‌کنند.

هیدرازین یک سوخت هایپر‌گولیک است ، یعنی در صورت وجود اکسید‌کننده‌ای مانند دی‌نیتروژن تتروکسید به طور خودبه‌خودی محترق (منفجر) می‌شود. بازده هیدرازین در حدود 15 تا 20 درصد کمتر از سوخت‌های سرما‌زا است ، اما کاربرد آن ساده‌تر و مطمئن‌تر است.

سوخت‌های سرما‌زا را برای اینکه مایع باقی بمانند ، باید تا دمای پایینی سرد کنند. بنابراین موتور باید سیستم پیچیده‌ای از لوله‌ها برای عبور سوخت سرد شده داشته باشد. این سوخت‌ها نیز به یک محترق کننده نیاز دارند.

درست در طی پرتاب موشک است که سوخت‌های سرما‌زا برتری خود را نشان می‌دهند ، یعنی زمانی که حداکثر بازده ممکن برای بلند کردن موشک و بار‌های آن از زمین لازم است. برای پرتاب موشک‌های متوالی در مدار (مثلاً به منظور قرار دادن ماهواره در مداری با ارتفاع معین) ، موتور ساده هیدرازینی انتخاب بهتری است. برای مثال ماهواره‌هایی که در مدار ژئوسنکرون حرکت می‌کنند ، موتورهای هیدرازینی کوچکی دارند که هر از گاهی روشن می‌شوند تا مسیر ماهواره را تصحیح کرده و آن را در موقعیت درست حفظ کنند.

H1 به رغم پیچیدگی موتور‌هایی که با سوخت‌های سرما‌زا کار می‌کنند ، ژاپن موتوری از این نوع برای موشکهای  خودش را در سال 1998ساخته است.