Введение
Самый мощный ракетный двигатель от SpaceX использует жидкий метан в качестве топлива, и в этой статье я объясню, почему он может стать будущим ракетной тяги.
Raptor — это новейшая серия ракетных двигателей, разработанных компанией SpaceX. С тягой более 2,64 меганьютона, этот двигатель втрое мощнее своего предшественника — двигателя Merlin-1D.
Raptor работает на Металоксе (жидкий метан / жидкий кислород)
Двигатели Raptor используют жидкий метан в качестве топлива и жидкий кислород в качестве окислителя. Метан долгое время представлял интерес для химических инженеров в области ракетной тяги, благодаря своим интересным свойствам, таким как удельный импульс и высокая плотность.
Тем не менее, его применение до сих пор было скорее экспериментальным, и до настоящего времени не существует ракетного двигателя на металоксе, который бы достиг орбиты.
Давайте рассмотрим особенности метана, которые выделяют его среди других видов топлива.
В 3 раза больший удельный импульс по сравнению с RP-1
Жидкий метан обладает удельным импульсом в три раза выше, чем RP-1.
Удельный импульс — важнейший показатель производительности ракет. Он показывает, сколько тяги производится на единицу массы вырабатываемого потока. Поэтому это один из ключевых параметров при сравнении различных видов топлива.
RP-1 — это авиационное топливо, производное от керосина, аналогичное тому, которое используется в истребителях или коммерческих самолетах. В данной версии оно адаптировано для ракетных двигателей и ракет.
Хотя RP-1 был создан как нефтепродукт с низким уровнем осадка по сравнению с жидким метаном, последний значительно безопаснее с точки зрения загрязнения и хранения в топливных баках ракет.
Если топливо оставляет осадок внутри двигателя после сгорания, это затрудняет его очистку после запуска, снижая возможности повторного использования двигателя.
Легче хранить, чем водород
Водород почти идеально подходит для большинства миссий с высоким удельным импульсом. Несмотря на то, что у метана удельный импульс ниже, чем у водорода, есть несколько причин выбрать метан.
Водород имеет очень низкую плотность, что требует огромных баков для его хранения в большом количестве, добавляя лишний вес, который не дает дополнительной тяги.
Метан же имеет значительно более высокую плотность, что позволяет хранить до 7 раз больше метана в том же объеме, что и водорода.
Кроме того, хранение водорода представляет определенные сложности. Из-за его температуры кипения его трудно удерживать в жидком состоянии, и из-за низкой плотности водород может просачиваться через стенки бака.
Эти проблемы отсутствуют у жидкого метана, поскольку его температура кипения позволяет стабилизировать его в жидком состоянии без риска утечки.
Может быть произведен на Марсе
Атмосфера Марса содержит высокую концентрацию метана, и с помощью различных химических процессов его можно перерабатывать для использования в ракетных двигателях.
Цель ракет Falcon — доставить человечество на Марс. Покорение Марса связано со множеством вызовов, и одним из них является топливо.
Марс не единственное небесное тело с такой возможностью. Другие, например Титан — спутник Сатурна, уже давно рассматриваются как потенциальные места, которые могут содержать океаны, но не с водой, а с метаном.
Океан на Титане состоит из жидкого метана и этана, а также высокой концентрации этих веществ в его атмосфере.
Все это делает жидкий метан самым удобным и необходимым топливом для будущего космических исследований.
Заключение
Безусловно, жидкий метан — одна из лучших идей в области ракетного топлива. Хотя на данный момент нет ракетных двигателей на метане, достигших орбиты, у этого топлива есть огромный потенциал в ближайшие десятилетия.
Это топливо питает самый мощный двигатель, созданный человечеством на сегодняшний день.
Если вам нравится читать статьи на нашем канале и вы хотите помочь в его развитии, вы можете поддержать канал донатом: