Motory

Motory na pevné palivo

Všetky pohonné látky sa skladajú z vlastného paliva a okysličovadla. Malá explózia vznieti palivo, ktoré horí, pokiaľ nie je úplne vyčerpané. Plyny unikajú tryskou na konci rakety.

Prvé rakety vznikly pravdepodobne v 11-tom storočí v Číne. Ako pevné palivo používali horiaci strelný prach.

Rakety s pevnými pohonnými látkami sú často používané ako prídavné raketové motory, umožňujúce zvýšiť štartovný ťah veľkých kozmických rakiet. Najväčšími takýmito štartovnými blokmi sú 45m vysoké prídavné motory amerických raketoplánov. Obsahujú 586500kg paliva a vytvárajú priemerný ťah 13 miliónov Newtonov.

Rakety na pevné palivo sú spoľahlivé, majú jednoduchú konštrukciu a môžu za krátku dobu vyvynúť obrovský ťah.

Ich hlavnou nevýhodou je skutočnosť, že akonáhle sú tieto motory raz spustené, nedajú sa (alebo len veľmi ťažko) zastaviť. Preto sa tieto motory, ako aj ich výkon, nedajú ovládať.

Motory na kvapalné palivo

Väčšina rakiet používa pre lety do vesmíru tekuté pohonné látky. Ako palivo, tak aj okysličovadlo sú kvapaliny, skladované v samostatných nádržiach. Výkonné čerpadlá ich privádzajú do spaľovacej komory, kde sa zmiešajú a horia. Vznikajú výfukové plyny, ktoré prúdia tryskou von.

Rakety na kvapalné pohonné látky sú používané častejšie ako na pevné, pretože tok paliva a teda aj ťah motorov sa dá ovládať.

Nevýhodou týchto rakiet je, že niektoré ich palivá musia byť skladované pri veľmi nízkych teplotách.

Velké rakety ako je Ariane (ESA), alebo raketoplán NASA, majú obvykle niekoľko raketových motorov na kvapalné pohonné látky. Tieto pracujú spoločne, aby tak vytvorili dostatočný ťah na vynesenie kozmickej lode na obežnú dráhu.

Jadrový motor

Krátko po tom, čo ľudská noha prvý krát vstúpila na Mesačný povrch, začali američania experimentovať z Jadrovými raketovými motormi. Ich princíp je podobný jadrovému reaktoru.

Pozdĺžne mnohonásobne prevŕtaný jadrový materiál ( urán 235 ) je z časti osadený grafitovými tyčami na reguláciu jeho reakcie a zabránenie samovoľnému spusteniu jadrovej reakcie. Cez zvyšné otvory sa pustí chladiaca látka ( kvapalný plyn ) slúžiaca zároveň ako palivo. Po povysunutí grafitových tyčí sa spustí rozpad jadrového paliva. Chladiaca látka sa prechodom cez rozžhavené jadro zahreje na vysokú teplotu a obrovskou rýchlosťou prúdi cez trysku von.

Výkon týchto motorov bol asi 100 násobne vyšší ako je výkon motorov na pevné palivo. Tento typ motora bol vtedy jediným, ktorý by mohol dopraviť v blízkej budúcnosti ( rozumej pred rokom 2000) človeka na Mars.

Napriek sľubnosti celého projektu bola rádioaktivita vypúšťaných plynov príliš vysoká, hrozba spustenia nekontrolovateľnej jadrovej reakcie príliš veľká a prípadne následky pri havárii motora a následnom zamorení okolia katastrofálne.

Celý projekt bol teda ( aspoň oficiálne ) ukončený.

Iontový motor

Motor Iontového typu bol už úspešne odskúšaný najprv ako pomocný korekčný motor (prvé testy vo vesmíre), neskôr aj ako hlavná pohonná jednotka (sonda DS1).

Výhodov tohto motora je minimálna spotreba paliva, nízka energetická náročnosť a vysoké rýchlosti (až 0.1 rýchlosti svetla), ktorá sa dá s týmto motorom dosiahnuť.

Nevýhodov je jeho nízky výkon, čo znamená, že na dosiahnutie určitej požadovanej rýchlosti je nutný mnohonásobne dlhší čas ako pri bežných raketových motoroch (s ktorími však nie je možné dosiahnuť také vysoké rýchlosti ako s Iontovým Motorom).

Základny princíp činnosti je nasledovný: Z katódy sú emitované (vystreľované) elektróny pri vysokej rýchlosti. Tie narážajú do atómov plynu, čím vznikajú IÓNY. Tie sú usmernené magnetickým poľom ku katóde, za ktorou sú v špeciálnej elektromagnetickej mriežke urýchlené takmer na rýchlosť svetla a vypustené von v podobe plazmy.

Náporový motor - Atmosférický

Atmosférický náporový motor je vo svojej podstate veľmi jednoduchý a jeho princíp je teoreticky známy už po mnoho rokov. Prakticky však nebol dosiaľ odskúšaný, hoci sa už na tom začína pracovať. Zatiaľ jediný pokus o jeho test skončil neúspechom, pretože raketa na ktorej bol upevnený sa vymkla kontrole ( ešte pred spustením náporového motoru ) a musela byť diaľkovo zničená.

Jednoznačnou výhodou tohto motora je to, že na svoju činnosť potrebuje minimum paliva (okrem toho, ktoré je nutné na dosiahnutie potrebnej rýchlosti pred jeho spustením).

Ďalšou výhodou je 15 až 25 násobok rýchlosti zvuku, ktorá sa dá s týmto motorom dosiahnuť.

Paradoxne je táto jeho dosahovaná rýchlosť aj jeho najväčším problémom. Dosiaľ totiž neexistuje skutočné zariadenie, ktoré by dokázalo dlhodobo zniesť teploty a tlaky vyvýjané pri lete atmosférou 15-25 násobkom rýchlosti zvuku. Počas troch pokusov, ktoré sa pripravujú z modelmi na otestovanie funkčnosti náporového motora sa predpokladá životnosť každého modelu na nie viac ako 3 sekundy. Po nich bude zrejme nasledovať deštrukcia zariadenia spôsobená trením o atmosféru.

Ďalšou jeho nevýhodou je minimálna počiatočná rýchlosť, zhruba 5 MACH, pri ktorej začína tento motor pracovať. Takúto rýchlosť dokážu v súčasnosti vyvynúť jedine superrýchle raketové zbrane a vesmírne lode vypúšťané na orbitu.

Princíp činnosti motora je inak veľmi jednoduchý. Atmosférický plyn vstupuje do motora minimálnou rýchlosťou zhruba 5MACH. Postupuje do zadu zužujúcou sa komorou čím sa stláča, zahrieva a zvyšuje sa rýchlosť jeho prúdenia podľa všeobecne známych fyzikálnych zákonov.

Do tohto rozžhaveného atmosférického plynu (okysličovadla) sa primiešava nepatrné množstvo paliva, ktoré sa samo vznieti od vysokej teploty atmosferického plynu. Nakoniec opúšťa motor výtokovou tryskou. Výkon horiaceho paliva je zvýšený o výkon rozžhaveného okysličovadla. Tým motor poháňa sám seba vpred, čím sa zvýši vstupná rýchlosť prúdenia, následne sa zvýši jeho výkon atď.

Tento proces sa lavínovite stupňuje až kým nedosiahne svojho maximálneho výkonu, ktorý sa predpokladá na konečných 15-25MACH (5.1 až 8.5 km/s)

Náporový motor - Vesmírny

Vesmírny náporový motor je zatiaľ len teoretickým zariadením, využívajúcim fyzikálnea technologické znalosti, spolu z našimi vedomosťami o zložení a usporiadaní vesmíru. Pre svoju činnosť využíva možnosť získavania pohonných látok priamo vo vesmíre. fyzicky zatial tento typ motoru odskúšaný nebol.

Princíp jeho činnosti vychádza z poznatku, že vesmír nie je vákuom, ale že sú v ňom rozptýlene čiastočky jednotlivých látok.

Polarizovaný zberač ( dostatočne veľký ) priťahuje molekuly plynu využívaného k pohonu vesmírnej lode zo širokého okolia. Tieto molekuly sa postubne hromadia v nádržiach a sú v prípadee potreby využívané k pohonu rovnako, ako pri ostatných typoch raketových motorov.