Làm thế nào Did Lunar Landers tái khởi động khi không có oxy?

Làm thế nào Did Lunar Landers tái khởi động khi không có oxy?

Cho dù đó là hai nét hay bốn, một xy lanh hay tám, hầu hết các động cơ mà chúng ta sử dụng ngày nay đều được hỗ trợ bởi quá trình đốt nhiên liệu và không khí bên trong; tuy nhiên, trộn xăng và oxy không phải là cách duy nhất để tạo ra năng lượng cần thiết để đẩy lùi một nghề thủ công, và trên thực tế, đôi khi đó là lựa chọn ít hiệu quả nhất.

Trong động cơ xe chạy xăng điển hình, năng lượng được sản xuất trong các xy lanh, mỗi cái đều bao gồm một trục với một piston được trang bị chặt chẽ, di chuyển xuống để hút không khí và xăng. Khi van nạp đóng, piston di chuyển trở lại, nén hỗn hợp và tăng nhiệt độ của nó (và do đó, hiệu quả). Khi cắm tia lửa, xăng được đốt cháy, và nhiệt phát ra và năng lượng trong vụ nổ tiếp theo sẽ đẩy piston xuống.

Ở đầu kia của piston (đối diện van nạp và bugi) là một thanh nối được gắn vào trục khuỷu. Vì vậy, khi piston bị ép xuống, nó đẩy thanh, di chuyển trục khuỷu quay. Quá trình này hoạt động tốt đến nỗi nó đã được nhân rộng hàng trăm triệu lần trong tất cả mọi thứ từ cưa xích đến Ford F-150.

Tuy nhiên, phương pháp sản xuất năng lượng này dựa vào lượng oxy có trong khí quyển để kết hợp với cacbon trong xăng. Trong không gian, tất nhiên, lý do không ai có thể nghe thấy bạn la hét là bởi vì không có không khí (hoặc oxy). Nhập tên lửa.

Tên lửa không dựa vào trục khuỷu, mà là do trục xuất thứ gì đó, có thể là khí, chất lỏng, rắn hoặc năng lượng bức xạ đơn giản, thông qua một lỗ nhỏ (vòi phun). Do đó, không giống như một chiếc xe tải không cần mang theo chất oxy hóa vì nó có thể hút không khí từ môi trường xung quanh, các tàu có động cơ tên lửa phải mang theo tất cả nhiên liệu của họ.

Tất nhiên, sẽ không thực tế (nếu không phải là không thể) để vận chuyển đủ oxy khí vào không gian để có một chuyến bay có ý nghĩa. Để giải quyết vấn đề này, các giải pháp thay thế đã được phát triển, chủ yếu ở dạng các chất đẩy rắn và lỏng.

Chất đẩy rắn có hai loại chính - đồng nhất và hỗn hợp. Với cả hai, nhiên liệu và chất oxy hóa được lưu trữ cùng nhau, và năng lượng được tạo ra khi cả hai được đốt cháy.

Các chất đẩy rắn đồng nhất là duy nhất trong đó cả chất oxy hóa và nhiên liệu tồn tại cùng nhau như một hợp chất đơn không ổn định, hoặc đơn giản là nitrocellulose hoặc cùng với nitroglycerine.

Mặt khác, với nhiên liệu rắn hỗn hợp, nhiên liệu và chất oxy hóa là những vật liệu riêng biệt được kết hợp thành hỗn hợp bột hoặc kết tinh, thường bao gồm ammonium nitrate hoặc chlorate, hoặc kali chlorat (như chất oxy hóa), và một số loại nhiên liệu hydrocarbon rắn (tương tự như nhựa đường hoặc nhựa).

Các loại nhiên liệu rắn từ lâu đã được sử dụng với các loại xe phóng, bao gồm các tên lửa đẩy khởi động của tàu con thoi mà mỗi chiếc đã tạo ra lực đẩy 3,3 triệu pound.

Với chất đẩy lỏng, có ba loại chính: dựa trên dầu mỏ, đông lạnh và hypergolic. Cả ba phương pháp đẩy này đều lưu trữ các chất oxy hóa và nhiên liệu riêng biệt cho đến khi lực đẩy là cần thiết. Khi các tên lửa được kích hoạt bằng chất đẩy nhiên liệu được bắn ra, một chút (nhiên liệu và chất oxy hóa) được đưa vào buồng đốt nơi chúng kết hợp và phát nổ - tạo ra năng lượng cần thiết.

Các chất đẩy lỏng dựa trên dầu mỏ, như tên gọi của nó, trộn lẫn một sản phẩm dầu mỏ (như dầu hỏa) với oxy lỏng, được tập trung cao độ, làm cho nó trở thành một chất đẩy mạnh mẽ và hiệu quả. Như vậy, phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho nhiều tên lửa, bao gồm các giai đoạn đầu tiên của Saturn I, IB và V, cũng như Soyuz.

Một chất đẩy nhiên liệu khác phụ thuộc vào khí hóa lỏng đông lạnh (nhiệt độ cực thấp); một phương pháp phổ biến kết hợp hydro hóa lỏng (nhiên liệu) với oxy hóa lỏng (chất oxy hóa). Hiệu quả cao nhưng khó lưu trữ lâu vì nhu cầu giữ lạnh cả hai (hydro vẫn ở dạng lỏng ở -423F và oxy ở -297F), các chất đẩy đông lạnh chỉ được sử dụng trong các ứng dụng hạn chế, mặc dù chúng bao gồm các động cơ chính của Tàu con thoi và các giai đoạn nhất định của Delta IV và một số tên lửa Saturn.

Với cả hai loại nhiên liệu dựa trên dầu mỏ và đông lạnh, một số loại bắt lửa được yêu cầu, hoặc thông qua các phương tiện pháo hoa, hóa chất hoặc điện; tuy nhiên, với loại nhiên liệu đẩy thứ ba, hypergolic, không cần đánh lửa.

Các loại nhiên liệu hypergolic phổ biến bao gồm các dạng hydrazin khác nhau (bao gồm dimethylhydrazine không đối xứng và monomethylhydrazine), trong khi đó tetroxit nitơ thường được sử dụng làm chất oxy hóa.

Chất lỏng ngay cả ở nhiệt độ phòng, các chất đẩy hypergolic dễ bảo quản, cùng với khả năng tự cháy của chúng khiến chúng trở nên rất hấp dẫn đối với một số ứng dụng, chẳng hạn như trong các hệ thống điều động. Do đó, mặc dù các vật liệu liên quan có tính độc hại cao và ăn mòn, nhiên liệu hyperbolic đã được sử dụng thường xuyên, bao gồm trong hệ thống điều khiển quỹ đạo của Space Shuttle và, thích hợp với câu hỏi trong tay, mô-đun mặt trăng Apollo (LM).

Bốn nhà thầu phụ đã làm việc dưới sự chỉ đạo của nhà thầu chính, Grumman Corporation, để xây dựng LM, với Công ty Bell Aerosystems được lựa chọn để phát triển động cơ đẩy của nó.Công việc bắt đầu vào dự án vào tháng 1 năm 1963, nhưng các kỹ sư vẫn tiếp tục với động cơ tăng tốc vào cuối tháng 9 năm 1968, khi vòi phun nhiên liệu đầu tiên của Bell được chuyển sang một thiết kế bởi Rocketdyne, nhà thầu phụ cũng chế tạo động cơ gốc.

Được thúc đẩy bởi động cơ không gimbaled, cố định và được hỗ trợ bởi nhiên liệu Aerozine 50 và chất oxy hóa tetroxide nitơ, vật liệu hypergolic cung cấp lực đẩy cần thiết để lấy LM ra khỏi bề mặt Mặt Trăng bị ăn mòn đến mức chúng cháy qua động cơ mỗi lần chúng bị sa thải (yêu cầu động cơ được xây dựng lại). Kết quả là, không có động cơ tăng tốc nào cho bất kỳ LM nào được kiểm tra hoặc bắn trước khi nâng các phi hành gia Apollo ra khỏi Mặt Trăng.

Để LạI Bình LuậN CủA BạN