Kaj je kriogeni motor?

Kriogenski motor je običajno raketni motor, zasnovan tako, da se izogne ​​zemeljski gravitaciji in pošlje sonde v razmaknjene prostore ali dvigne satelite v orbito. Uporabljajo tekoča goriva, ki so ohlajena na zelo nizke temperature in bi bila sicer v plinastem stanju pri normalnem atmosferskem tlaku in temperaturi, kot sta vodik in kisik. Ta goriva se uporabljajo v eni od dveh glavnih zasnov za proizvodnjo pogonske sile. Vodik se bodisi upari kot gorivo in ga vžge z oksidantom kisika, da ustvari standardni vroč raketni potisk, ali pa se pomešajo, da ustvarijo super vročo paro, ki izstopi iz šobe motorja in ustvari potisk.

Pet držav ima trenutno uspešno preizkušene pogonske sisteme kriogenih motorjev od leta 2011. Sem spadajo ZDA, Rusija in Kitajska ter Francija in Japonska. Delo v nemškem letalskem centru v Lampoldshausnu v Nemčiji poteka za razvoj kriogenega pogona. Indija je pred kratkim leta 2009 testirala tudi zasnovo kriogene rakete, ki so jo izdelali v Indijski organizaciji za vesoljske raziskave (ISRO), kar je povzročilo katastrofalno okvaro testnega vozila.

Kriogenski inženiring za raketna goriva obstaja že vsaj od zasnove rakete Saturn V iz šestdesetih let prejšnjega stoletja, ki so jo uporabljale misije Združenih držav Apollo Moon. Glavni motorji ameriškega Space Shuttlea uporabljajo tudi kriogensko shranjena goriva, kot tudi več zgodnjih modelov medcelinskih balističnih raket (ICBM), ki sta jih Rusija in Kitajska uporabljali kot jedrsko odvračanje. Rakete na tekoče gorivo imajo večji potisk in s tem tudi hitrost kot njihove analogne na trdo gorivo, vendar so shranjene s praznimi rezervoarji za gorivo, saj je goriva težko vzdrževati in sčasoma pokvarijo ventile in armature motorja. Uporaba kriogenega goriva kot pogonskega goriva zahteva skladiščne prostore za gorivo, tako da ga je mogoče po potrebi črpati v rezervoarje raketnih motorjev. Ker je čas izstrelitve raket, ki jih poganja kriogeni motor, lahko odložen do nekaj ur in je shranjevanje goriva tvegano, so ZDA v 1960. letih prejšnjega stoletja prešle na vse jedrske rakete na trdo gorivo.

Tekoči vodik in tekoči kisik sta shranjena pri -423° Fahrenheita (-253° Celzija) oziroma -297° Fahrenheita (-183° Celzija). Ti elementi se zlahka pridobijo in ponujajo eno največjih stopenj pretvorbe energije tekočih goriv za raketni pogon, zato so postali goriva izbire za vse države, ki delajo na zasnovah kriogenih motorjev. Proizvajajo tudi eno najvišjih znanih specifičnih impulznih hitrosti za kemični raketni pogon do 450 sekund. Specifični impulz je merilo spremembe zagona na enoto porabljenega goriva. Raketa, ki ustvarja 440 specifičnih impulzov, kot je kriogeni motor Space Shuttle v vakuumu, bi dosegla hitrost približno 9,900 milj na uro (15,840 kilometrov na uro), kar je ravno dovolj, da ostane v razpadajoči orbiti okoli Zemlje za nekaj časa. podaljšano časovno obdobje.

Nova različica kriogenih motorjev je Common Extensible Cryogenic Engine (CECE), ki ga razvija Nacionalna uprava za aeronavtiko in vesolje (NASA) v ZDA. Uporablja tipično tekoči kisik in vodikovo gorivo, vendar je tudi sam celoten motor prehlajen. Gorivo se meša, da ustvari pregreto paro pri 5,000° Fahrenheita (2,760° Celzija) kot obliko potiska rakete, ki jo je mogoče dušiti navzgor in navzdol z malo več kot 100 % do 10 % ravni potiska, za manevriranje v okoljih pristajanja, kot je na površini luna. Motor je bil uspešno preizkušen že leta 2006 in se lahko uporablja na prihodnjih misijah s posadko na Mars in Luno.