Frage:
Was war das Ergebnis der Treibmittelvorhersagen im letzten Kapitel von "Zündung!"?
bright-star
2016-12-30 02:54:46 UTC
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In John D. Clarkes Ignition! (1972) verbringt der Autor das letzte Kapitel damit, Vorhersagen über die Zukunft flüssiger Raketentreibstoffe zu treffen. Ich fand diese sehr interessant, aber mir ist klar, dass das Buch Jahrzehnte alt ist. Wie ist der Status dieser Vorhersagen, die auf zeitgenössischen Arbeiten basieren?

  • Chemische Raketen werden niemals einen spezifischen Impuls von mehr als 600 Sekunden haben.
  • Speichern von freien Radikalen im Treibmittel zur Niederlage Diese Grenze ist unpraktisch. Raketen mit einer Reichweite von ~ 500 km verwenden Chlorpentafluorid und ein Hydrazinderivat.
  • Monotreibstoffe, Gele und Aufschlämmungen werden beim Hauptantrieb nicht verwendet
  • Langstreckenraketen werden auf absehbare Zeit N2O4 und Hydrazin verwenden.
  • Weltraum-Booster der ersten Stufe werden flüssigen Sauerstoff und RP-1 verwenden, selbst mit wiederverwendbaren Boostern.
  • Booster der oberen Stufe verwenden J-2-Wasserstoff-Sauerstoff. In der letzten Phase kann Wasserstoff-Fluor oder Wasserstoff-Lithium-Fluor verwendet werden.
  • Ab diesem Punkt müssen Atomraketen ins Spiel kommen.
  • Mondlander und andere außerirdische Module werden verwendet N2O4 und Hydrazin.
  • Sonden im Weltraum verwenden Methan, Ethan und Diboran, möglicherweise Propan, mit OF2, ONF3 oder NO2F als Oxidationsmittel. Perchlorylfluorid (ClO3F) wird für Jupiter nützlich sein.
  • Wasserstoffperoxid wird als Monotreibstoff verwendet, jedoch nicht als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb.
Ich denke, es ist von Interesse, dass dieses Buch aus dem Jahr 1972 stammt.
Einer antworten:
Russell Borogove
2016-12-30 03:09:30 UTC
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Chemische Raketen haben niemals einen spezifischen Impuls von mehr als 600 Sekunden. Das Speichern von freien Radikalen im Treibmittel, um diese Grenze zu überschreiten, ist unpraktisch.

Validiert. Die verwendeten chemischen Raketen erreichen eine Höchstgeschwindigkeit von 450 bis 460 Sekunden mit einem nachgewiesenen Prüfstand von 542 Sekunden.

Raketen mit einer Reichweite von ~ 500 km verwenden Chlorpentafluorid und ein Hydrazinderivat.

Soweit ich weiß, verwenden die meisten Raketen in diesem Bereich Hydrazinderivate mit NTO (N2O4) oder MON-Oxidationsmittel oder sind mit festen Brennstoffen betrieben. Chlor- und Fluorverbindungen sind nicht weit verbreitet.

Ich weiß nicht, warum Clark dachte, jemand würde ClF5 / Hydrazin verwenden. Sein spezifischer Impuls ist vergleichbar mit Kerosin / LOX und seine Schüttdichte ist ziemlich gut, aber er ist pingelig und gefährlich. Er geht detailliert auf die Gefahren des ähnlichen ClF3 ein und stellt fest, dass Chemiker und Ingenieure sehr unterschiedliche Einstellungen zu diesen Dingen haben.

Monotreibstoffe, Gele und Aufschlämmungen werden beim Hauptantrieb nicht verwendet.

Richtig.

Langstreckenraketen werden auf absehbare Zeit N2O4 und Hydrazin verwenden.

Die USA mögen Feststoffe in ICBMs aus Gründen ihrer relativen Sicherheit. Russland verwendete früher UDMH / N2O4-ICBMs mit Flüssigbrennstoff, scheint aber heutzutage auch Feststoffe zu bevorzugen.

Raumverstärker der ersten Stufe verwenden flüssigen Sauerstoff und RP-1, selbst bei wiederverwendbaren Boostern.

Auch hier werden Feststoffe übersehen, die kostengünstiger sind.

Booster der oberen Stufe verwenden J-2-Wasserstoff-Sauerstoff. In der letzten Stufe kann Wasserstoff-Fluor oder Wasserstoff-Lithium-Fluor verwendet werden.

Fluor ist einfach zu unsicher, um seinen kleinen spezifischen Impulsvorteil wert zu sein. Obere Stufen verwenden im Allgemeinen Wasserstoff.

Ab diesem Zeitpunkt müssen Atomraketen ins Spiel kommen.

Derzeit politisch nicht realisierbar.

Mondlander und andere außerirdische Module verwenden N2O4 und Hydrazin.

Ja.

Weltraumsonden verwenden Methan, Ethan und Diboran. möglicherweise Propan mit OF2, ONF3 oder NO2F als Oxidationsmittel. Perchlorylfluorid (ClO3F) wird für Jupiter nützlich sein.

Auch hier wurde Fluor abgelehnt. Weltraumsonden verwenden Hydrazin / NTO oder elektrische Antriebe wie Ionenmotoren (die eine Größenordnung des spezifischen Impulses anstelle des geringfügigen Anstiegs von Fluor zum Preis eines sehr geringen Schubes erreichen, der für bestimmte interplanetare Missionen akzeptabel ist) / p>

Wasserstoffperoxid wird als Monotreibstoff verwendet, jedoch nicht als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb.

Richtig.

Insgesamt ist es a anständige Vorhersage, die die Toleranz der Branche gegenüber sehr gefährlichen Treibmitteln meist überschätzt. Feststoffe verdrängten teilweise effizientere flüssige Hypergole, und Fluor verdrängte LOX nie, und zwar aufgrund einer Kombination aus Sicherheits-, Umwelt- und Kostenproblemen.

Guter Punkt auf den Feststoffen. Der Autor gibt zu, dass er ein Spezialist für Flüssigkeiten ist, und das hat ihn wahrscheinlich ein bisschen beeinflusst.
Es scheint, dass der Hauptfehler darin bestand, dass der elektrische Antrieb und sein bemerkenswerter Platz im Gebiet der "Endphase" nicht vorhergesagt wurden.
Ionentriebwerke wurden bereits 1964 im Weltraum demonstriert, 1970 wurden Tausende von Betriebsstunden demonstriert, aber ich denke, Clark, der Feststoffe übersah, war angesichts des Erfolgs des Titan IIIC ab 1966 überraschender.
Nachdem er den Text überflogen hat, hat er den Ionenantrieb erwähnt und behauptet, er sei nicht qualifiziert, ihn ausführlich zu diskutieren. Er sagt auch, dass seine Vorhersagen für das Reich der flüssigen Treibmittel sind.
Bei Motoren kann der Schub sehr gering sein, ist aber kontinuierlich.
In Bezug auf Weltraumsonden erinnere ich mich, dass ich gelesen habe, dass es einfach nicht so viele davon gibt, und dass die Bediener die Zuverlässigkeit eines bekannten Motortyps der Entwicklung eines neuen Motortyps vorziehen. Vielleicht wäre die Situation anders gewesen, wenn es viel mehr Weltraumsonden gegeben hätte. Aber 1972 waren die Erwartungen an ein viel ehrgeizigeres Weltraumprogramm wahrscheinlich immer noch höher als das, was uns die Geschichte gegeben hat.
Ja, ich habe neulich bemerkt, dass Cassinis Haupttriebwerke tatsächlich modernisierte Versionen der bei Apollo verwendeten Triebwerke zur Lageregelung sind.
"Fluor ist einfach zu unsicher, um seinen kleinen spezifischen Impulsvorteil wert zu sein." Etwas überraschend, da LOX auch ziemlich böse ist ...
"Ich weiß nicht, warum Clark dachte, jemand würde ClF5 / Hydrazin verwenden. Sein spezifischer Impuls ist vergleichbar mit Kerosin / LOX und seine Schüttdichte ist ziemlich gut, aber es ist heikel und gefährlich. Er geht detailliert auf die Gefahren des ähnlichen ClF3 ein und stellt fest, dass Chemiker und Ingenieure sehr unterschiedliche Einstellungen zu diesen Dingen haben. " Man sollte sich gut daran erinnern, dass dies dieselbe Industrie ist, in der jahrzehntelang routinemäßig rauchende Salpetersäure (im Allgemeinen mit HF zum Korrosionsschutz versetzt) ​​als Oxidationsmittel der Wahl verwendet wurde ...
Überraschenderweise ist es möglich, mit Detonationsraketen über 600 s spezifischen Impulses zu erreichen, aber diese werden erst in einigen Jahrzehnten auf den Markt kommen.
"Meistens überschätzt man die Toleranz der Industrie für sehr gefährliche Treibmittel" - ja, er glaubte anscheinend, dass sie diese Toleranz für das Zeug haben würden!
ClF3 wird in der Halbleiterindustrie toleriert, aber hier werden kleine Mengen verwendet und Tankstellen aus 25 mm dickem Nickelstahl hergestellt. Das und die Erforschung der äußeren Planeten schien weniger als ehrgeizig zu sein, mit nicht zu vielen Manövern für Raumschiffe und vielen Vorbeiflügen. Ich für meinen Teil bereue den offensichtlichen Tod der Atomrakete sehr.
@Sean Sie haben Recht, dass beide böse sind, aber LOX hat den Vorteil, nur vorübergehend böse zu sein. Es ist in vielerlei Hinsicht selbstreinigend (möglicherweise zerstörerisch). Auf der anderen Seite können Flourinverbindungen mit potenziell teuren Reinigungsbemühungen langfristig unangenehm sein. Stimmen Sie voll und ganz zu, dass beide ein hohes Maß an Respekt verlangen.


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