Cos'è un motore a razzo?

Un motore a razzo è un tipo di motore a reazione, il che significa che è un motore di reazione che crea spinta scaricando un flusso di gas ad alta velocità nell'opposto della direzione desiderata di viaggio, spingendo in avanti a causa della conservazione del momento.Una caratteristica distintiva di razzi è che il suo getto propulsivo è prodotto interamente dalla massa propellente dei motori, con nessuno di essi prelevato dall'ambiente esterno.Ciò differisce da altre forme di motori a reazione, come turbojet, tubofan e ramjets, che mescolano il loro carburante con aria compressa dall'atmosfera per combustione del loro carburante e produrre un getto.La tecnologia dei motori a razzo è essenziale per il volo spaziale, perché i razzi possono funzionare al di fuori di un'atmosfera.I razzi sono utilizzati anche per scopi come fuochi d'artificio, armi e aerei ad alta velocità. Esistono diverse forme di motore a razzo.Il tipo più comunemente usato è chiamato razzo chimico.Un razzo chimico è spinto in avanti da reazioni chimiche nel suo propellente che produce calore, producendo un flusso di scarico ad alta velocità che viene scaricato dalla parte posteriore del razzo.Ogni razzo chimico trasporta una sostanza propellente infiammabile come fornitura di carburante.Questo è combinato con una sostanza ancora più infiammabile, chiamata iniziatore o accensione.L'iniziatore viene acceso, di solito attraverso una scintilla elettrica o una carica pirotecnica, e il calore a sua volta accende il propellente, che brucia per produrre un getto di scarico propulsivo.

I prodotti chimici del propellente possono essere solidi, liquidi o solidi combinati con liquidi o gas.In un razzo a combustibile solido, il solido propellente, chiamato grano, viene immagazzinato insieme a sostanze chimiche ossidanti che fungono da iniziatore, mentre i razzi a combustibili liquidi immagazzinano il propellente liquido e l'iniziatore in serbatoi separati fino a quando non è il momento di rilasciarli nel rilasciarliLa camera di combustione da mescolare.I razzi ibridi a combustibile utilizzano un propellente solido, che viene quindi miscelato con un iniziatore liquido o gassoso immagazzinato in un serbatoio separato fino a quando non è pronto per essere utilizzato.

Il combustibile solido più comune utilizzato oggi è chiamato propellente composito di perclorato di ammonio (APCP), che si riferisce a una serie di diverse miscele chimiche che incorporano sia il propellente che l'iniziatore.APCP include comunemente il perclorato di ammonio ossidante (NH

4

CLO ₄ ), polimeri elastici chiamati elastomeri e alluminio in polvere o altri metalli.I carburanti a razzo liquido sono spesso composti da ossigeno liquido miscelato con cherosene raffinato o idrogeno liquido o di tetrossido di dinitrogen (n ₂ o ₄ ) miscelato con idrazina (n ₂ H ₄ ) o uno dei suoi derivati. I razzi a combustibili solidi sono stati la prima forma di motore a razzo, ma sono stati ampiamente soppiantati da design più efficienti di combustibili liquidi e ibridi.Sono ancora comunemente usati per scopi come i fuochi d'artificio e il razzo del modello, e sono talvolta utilizzati in Space Flight per lanciare piccoli payload in orbita o come integratori a un razzo a combustibile liquido al fine di aumentare la capacità di carico utile.Ad esempio, lo Space Shuttle utilizza un singolo grande razzo a combustibile liquido affiancato da due piccoli razzi a combustibile solido per raggiungere l'orbita.

Un razzo termico utilizza un propellente che viene riscaldato da una fonte di calore esterna piuttosto che da reazioni chimiche nel propellentesi.I razzi d'acqua calda, chiamati anche razzi a vapore, usano l'acqua come propellente riscaldandolo per produrre getti di vapore.Questi sono spesso usati in veicoli terrestri ad alta velocità, come i drag corring.I razzi elettrotermici utilizzano campi elettrici per produrre plasma riscaldato, che quindi riscalda il propellente per produrre un getto.I razzi elettrotermici sono utili per produrre brevi esplosioni di spinta e comunemente usati per scopi come il controllo dell'altitudine nei satelliti.

Sono stati proposti diversi altri tipi di razzi termici e possono eventualmente vedere l'uso.Un razzo solare termico userebbe l'energia solare come fonte di calore, sia esponendoil propellente direttamente alle radiazioni dal sole o usando energia solare per alimentare uno scambiatore di calore che riscalda il propellente.L'energia solare sarebbe stata raccolta e concentrata attraverso specchi o lenti per fornire un calore concentrato sufficiente.Un motore a razzo termico potrebbe anche essere alimentato da energia trasmessa da una fonte esterna tramite travi laser o a microonde.Un razzo termico a propulsione nucleare potrebbe riscaldare il suo propellente con l'energia da un reattore nucleare o dal decadimento degli isotopi radioattivi.