Nalazite se
Članak
Objavljeno: 09.09.2022. 14:42

Vodik 

MAK: SLS curi na sve strane

Vodik je možda doista gorivo budućnosti, no još puno stvari treba riješiti.

MAK: SLS curi na sve strane

Rekao bih da smo dosad rasvijetlili puno aspekata zašto je SLS-u gotovo projektirano da bude neuspješna raketa, a u slučaju da je uspješna da bude enormno skupa. Stoga, o državi, Capitol Hillu i Nasinim ozloglašenim kooperantima ovoga puta ni slova više.

O jednom problemu nije se dovoljno mudrovalo. Problemu goriva. Za rakete pokretane kemijskom energijom nekoliko je izbora. Kruto gorivo je jedan. Raketa se napuni krutom smjesom pa podsjeća na veliku raketu za vatromet: upališ i sadržaj spremnika izgori brzinom kojom već gori. Dva takva bočna potisnika SLS je, među ostalim, naslijedio od space shuttlea. Tankovi s krutim gorivom proizvode se kao članci i samo ih se prema potrebi naslaže koliko treba i pričvrsti za tijelo rakete. SLS nije jedini kojemu se pridružuje takva startna pripomoć, kad je za odljepljivanje od gravitacije potreban najveći potisak.

Kineska raketa na hidrazin

Drugi izbor goriva je, zapravo, neizbor. Iako njegov sastav (N2H4), a posebno kao otopina u vodi (N2H4·xH2O) omogućava praktično i dugoročno skladištenje, to je gorivo izrazito kancerogeno i danas se za pogon raketa koristi u nekim koncepcijama u Kini, te u raketnom oružju, iako je tendencija da se ono i tu polako potiskuje iz uporabe budući da je u mirnodopskim uvjetima to gorivo puno opasnije po onoga tko ga posjeduje nego za eventualnog neprijatelja.

Od raketnih goriva za prvi stupanj još se prilično masovno koristi kerozin u kombinaciji s tekućim kisikom. Sojuzi i Protoni koriste ga sve u šesnaest, a do jučer su ga koristile i rakete Boeinga i Lockheeda koje su pokretali uvozni ruski motori. SpaceX također koristi RP-1 verziju kerozina. Naravno, za svakoga tko misli zelenije to je gorivo no-no.

Starship

Napokon svi napredniji sustavi potiska danas odabiru tekući metan. Što se lako skladišti manje je važno zato jer je metan moguće naći na mnogim mjestima u svemiru (pr. na Saturnovom mjesecu Titanu površinska su mora i oceani tekućeg metana), a na izvanzemaljskim nebeskim tijelima poput Marsa moguće ga je i prikupljati iz atmosfere, a i sintetizirati, što će u budućnosti riješiti mnoge logističke probleme međuplanetarnih putovanja - ako se pogon za njih uopće bude zasnivao na kemijskim propelentima,

I napokon, tu je tekući vodik koji pokreće SLS. Štoviše, startni djelić goriva troši se i za hlađenje motora uoči njihova paljenja. Tekući vodik je, teoretski, odlično gorivo. Nije odabran da pokreće SLS, nego je to diktat njegovih motora naslijeđenih sa space shuttlea koje je pokretao tekući vodik. Nekadašnji entuzijazam za spaljivanje tekućeg vodika u raketnim motorima temeljio se na tome da je vodik najrašireniji element u svemiru te da ga se dobiva elektrolizom, rastavljanjem vode na vodik i kisik, a rezultat izgaranja je vodena para.

hydrogen-6208107_1280

Dvije su nezgode s tekućim vodikom: u tekućem stanju na 20,28 kelvina, na kojoj ga se skladišti, energetski je rjeđi od kerozina. Druga je nevolja što je vodik najlakši element u svemiru, a njegovi su atomi najmanji. Primjer, u samo jednom gramu tekućeg vodika je 600 sekstilijuna atoma vodika (600 x 1021). Ti sitni atomi bili su problem i za cepeline, jer su se iz rešetke i pokrova zračnoga broda kroz oplatu toliko uspijevali provući da se dirižabl morao stalno dopunjavati iz spremnika - koji su također curili kroz metalnu atomsku rešetku.

Istina, nadam se da je vodik ipak gorivo budućnosti koje se može spremati, skladištiti, prevoziti i tankati u motorna vozila. Uz gorive ćelije koje proizvode struju (kao na Apollu, na primjer) vodik je manji problem za motorna vozila, jer su spremnici fizički manji, a i pogon je drastično jednostavniji od raketnih motora. Uostalom, nema straha od vodika ni pri sudarima; pukne li spremnik s vodikom, on će odmah odletjeti poviše olupine pa se tek onda zapaliti, za razliku od benzina i nafte ili litjevih baterija.

Pogledajte slike katastrofe Hindenburga, vodik gori iznad njega i taj požar goriva bio bi potpuno benigan da se nije upalila oplata i aluminijski kostur letjelice. Uostalom i preskupa raketa Delta IV Heavy se lansira u vatrenom oblaku od vodika koji neprekidno curi pri tankanju, kao što možete vidjeti u ovom videu.

Dakle, SLS i vodik. Upravo je vodik kao gorivo bio problem što je, statistički gledano, svaki od 135 letova space-shuttlea imao barem jednu odgodu zbog njega.

Neki i više od pet. I dok se ne štedi na spremnicima koji su nepropusni za tekući vodik, idealno brtvljenje nije moguće postići na spojevima kojima se vodik (i tekući kisik) tankaju u raketu, pa se to obavlja u posljednjih nekoliko sati prije samoga pokretanja raketnih motora, a crijeva za punjenje kriogenim gorivima odvajaju se od rakete u samom trenutku njenog polijetanja. Ako dobro dihtaju. Ako ne dihtaju, oda se let odgađa, a inženjeri se začuđeno češkaju po glavi.

“Crijevo” koje je na spoju s raketom pri punjenu propuštalo vodik promjera je 8 inča, nešto više od 20 cm. Da je manjega promjera gorivo bi se u raketu točilo duplo duže, a to je povećano razdoblje rizika. A da je promjer veći - tko bi to na spoju zabrtvio? Pri prvom pokušaju lansiranja SLS-a triput su taj spoj spajali i otpajali ne bi li dobro brtvilo. I nije im uspjelo.

Artemis 1

A sad zamislite koliko vodik brtve sve one spojne cijevi koje gorivo dovode do motora. Uostalom, i tamo je curilo, a gdje - to se može ustanoviti, samo na mukotrpan način, ili na motoru koji je još na raketi, ili njegovim skidanjem i testiranjem u laboratorijskim uvjetima.

Tekući vodik je, osim cijene lansiranja, jedan od razloga zbog kojih se SLS, čak i kad bi se tih jednokratnih raketa proizvelo dovoljno - ne bi dospijevalo lansirati više od jednom do najviše dvaput jedne godine.

Kad bi to uspjelo dvaput, onda bi sljedeća godina mogla imati najviše jedno lansiranje.

I sve to dok je SpaceX uspio postići po tri lansiranja Facona 9 u jednome tjednu, debelo premašivši projektiranu ponovnu upotrebu prvoga stupnja te rakete na deset lansiranja.

Vezani sadržaji
Ključne riječi NASA vodik SLS
Komentari

Učitavam komentare ...

Učitavam













   

*/-->