เติมเชื้อเพลิงจรวดยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยขี้ผึ้งใหม่จะปลอดภัยและถูกกว่าหรือไม่?

เติมเชื้อเพลิงจรวดยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยขี้ผึ้งใหม่จะปลอดภัยและถูกกว่าหรือไม่?

ในวิทยาเขตของศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ในเมาน์เทนวิว แคลิฟอร์เนีย คุณจะได้ยินและรู้สึกได้เป็นระยะๆ ว่ามีเสียงคำรามดังกึกก้องในขณะที่วิศวกรจุดเครื่องยนต์จรวดทดลองซึ่งเต็มไปด้วยไขพาราฟินแบบเดียวกับที่ให้แสงสว่างแก่อาหารมื้อค่ำใต้แสงเทียน แนวคิดในการใช้ขี้ผึ้งเป็นเชื้อเพลิงจรวดไม่ใช่เรื่องใหม่ ผู้คนพยายามทำมาหลายปีแล้ว แต่ไม่สามารถทำให้ขี้ผึ้งทำงานได้ดีพอที่จะปล่อยจรวดหนักขึ้นสู่อวกาศได้ วิศวกรกำลังยืนหยัดต่อสู้กับเสียงคำรามของเครื่องยนต์ที่เต็มไปด้วยขี้ผึ้ง อย่างไรก็ตาม สงสัยว่ารุ่นก่อนๆ ของพวกเขากำลังติดอะไรบางอย่างอยู่ หากเป็นเช่นนั้น ขี้ผึ้งพาราฟินอาจกลายเป็นเชื้อเพลิงจรวดที่มีราคาถูกที่สุด ปลอดภัยที่สุด และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากที่สุดในโลก

จุดเทียน วิศวกรทดสอบยิงจรวดที่บรรจุเชื้อเพลิงจรวดไฮบริดที่ใช้พาราฟิน

นาซ่า เอมส์ทุกอย่างเริ่มต้นด้วยการเดินทางไปซานดิเอโกในปี 1995 Arif Karabeyoglu ซึ่งเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ด และ David Altman นักวิทยาศาสตร์ด้านจรวดที่ร่วมงานกับมหาวิทยาลัยมายาวนาน กำลังดูการนำเสนอผลงานวิจัยในการประชุมเกี่ยวกับการขับเคลื่อนจรวด การพูดคุยในโครงการเชื้อเพลิงจรวดของกองทัพอากาศกำหนดแนวทางการวิจัยของพวกเขาในทิศทางใหม่

ไม่เหมือนกับเชื้อเพลิงแข็งหรือเชื้อเพลิงเหลวมาตรฐานที่ใช้กันในปัจจุบัน วัสดุของกองทัพอากาศมีส่วนที่เป็นของแข็งและส่วนที่เป็นของเหลว ส่วนที่เป็นของแข็งคือเพนเทนแช่แข็ง ไฮโดรคาร์บอน และของเหลวคือออกซิเจนบริสุทธิ์ เช่นเดียวกับที่ไฟต้องการอากาศ

ที่มีออกซิเจนในการเผาไหม้ เชื้อเพลิงจรวดทั้งหมดต้องการตัวออกซิไดเซอร์สำหรับการเผาไหม้ 

ในกรณีนี้ ตัวออกซิไดเซอร์คือออกซิเจน ภายในเครื่องยนต์ เมื่อออกซิเจนเหลวกลายเป็นก๊าซและพัดผ่านส่วนประกอบที่เป็นของแข็งของเชื้อเพลิง เพนเทนจึงเผาไหม้

สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์

รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ

ติดตาม

สิ่งที่เรียกว่าเชื้อเพลิงจรวดลูกผสมนั้นมีมานานกว่าครึ่งศตวรรษแล้ว แต่ก็ไม่ได้เลิกใช้ไปเสียที เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแล้ว เชื้อเพลิงเหล่านี้ไม่เผาไหม้ได้เร็วพอหรือให้แรงขับมากพอที่จะปล่อยบรรทุกหนักได้ ยิ่งไปกว่านั้น ส่วนประกอบที่เป็นของแข็งของไฮบริดจำเป็นต้องขึ้นรูปเป็นรูปทรงที่ซับซ้อนและมักเปราะบางเพื่อให้มีพื้นที่ผิวมากพอสำหรับการเผาไหม้

นาซาและจรวดอื่นๆ มักจะเลือกเชื้อเพลิงที่เป็นของเหลวหรือของแข็ง เชื้อเพลิงเหลว ได้แก่ ไฮโดรเจนและน้ำมันก๊าด ในที่นี้ ตัวออกซิไดเซอร์อาจเป็นได้ทั้งออกซิเจนหรือสารประกอบอื่นที่รับอิเล็กตรอนได้เพียงพอและเร็วพอที่จะขับเคลื่อนปฏิกิริยาเคมีที่ปล่อยความร้อนซึ่งเป็นสาเหตุของการเผาไหม้ เชื้อเพลิงเหลวใช้พื้นที่อันมีค่าจำนวนมากบนจรวด เนื่องจากถังภายนอกขนาดใหญ่บนกระสวยอวกาศแสดงให้เห็นอย่างชัดเจน เชื้อเพลิงเหลวบางชนิดต้องมีการทำความเย็นด้วย อย่างไรก็ตาม พวกมันมีข้อดีที่สำคัญ: การเผาไหม้ของพวกมันสามารถเปิดและปิดได้อย่างง่ายดาย เพื่อให้การควบคุมที่เชื่อถือได้และปลอดภัย

จรวดบูสเตอร์ทั้งสองขนาบข้างเครื่องยนต์เชื้อเพลิงเหลวของกระสวยอวกาศทำงานด้วยเชื้อเพลิงแข็ง วัสดุเหล่านี้มักทำจากเชื้อเพลิงอลูมิเนียมที่มีสารออกซิไดเซอร์แอมโมเนียมเปอร์คลอเรตอยู่ในตัว ดังนั้นจึงมีขนาดกะทัดรัดมาก

น่าเสียดายที่การตั้งค่านี้ทำให้เป็นอันตรายเช่นกัน เช่นเดียวกับดอกไม้ไฟในวันที่ 4 กรกฎาคม เมื่อจรวดแข็งถูกจุดขึ้น ก็ยากหรือเป็นไปไม่ได้ที่จะหยุด ความกังวลด้านความปลอดภัยทำให้การผลิต การจัดเก็บ และการขนส่งเชื้อเพลิงแข็งมีราคาแพงมาก Brian J. Cantwell วิศวกรการบินที่ Stanford กล่าว

นอกจากนี้ เชื้อเพลิงแข็งยังทำจากวัสดุที่เป็นพิษ เปอร์คลอเรตซึ่งเชื่อมโยงกับปัญหาของต่อมไทรอยด์อาจจบลงในน้ำใต้ดินระหว่างการผลิตเชื้อเพลิงหรือหลังการปล่อยก๊าซ (SN: 07/29/00, p. 77: เส้นทางชีวิตสู่สารพิษ ) ขณะที่เผาไหม้ เชื้อเพลิงแข็งอาจก่อให้เกิดการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย เช่น ไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งก่อตัวเป็นกรดไฮโดรคลอริกเมื่อสัมผัสกับไอน้ำ และอลูมิเนียมออกไซด์ซึ่งเป็นผงสีขาวที่มีฤทธิ์กัดกร่อน

ดังนั้น นักวิจัยจึงยังคงศึกษาเชื้อเพลิงจรวดลูกผสมต่อไป บางส่วนผลิตก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำเป็นส่วนใหญ่เมื่อเผาไหม้ นอกจากนี้ เชื้อเพลิงเหล่านี้ยังมีขนาดกะทัดรัดกว่าของเหลว และเมื่อเปรียบเทียบกับเชื้อเพลิงแข็งแล้ว เชื้อเพลิงจรวดไฮบริดจะปลอดภัยกว่าและสามารถควบคุมแรงขับได้

คุณสมบัติที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือการเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮบริดจรวดสามารถปิดและเริ่มต้นใหม่ได้อย่างสมบูรณ์ เมื่อควันพวยพุ่งครั้งแรกปรากฏขึ้นจากฐานปล่อยจรวดบนยานชาเลนเจอร์ที่ทะยานขึ้นสู่วาระในปี 1986 ยานอวกาศยังคงนั่งอยู่บนฐานยิงจรวด แม้ว่าผู้ควบคุมภารกิจจะสงสัยว่ามีปัญหาในขณะนั้น แต่พวกเขาก็ไม่สามารถขัดขวางกระสวยอวกาศไม่ให้ยกขึ้นได้ Cantwell กล่าว ไม่มีอะไรสามารถหยุดเชื้อเพลิงแข็งที่เผาไหม้อยู่แล้ว

Credit : สล็อต pg เว็บตรง แตกหนัก