La conception des fusées est une question de compromis : chaque livre supplémentaire de cargaison dont une fusée a besoin pour décoller de la surface de la Terre nécessite plus de carburant, tandis que chaque nouveau morceau de carburant ajoute du poids à la fusée. Le poids devient un facteur encore plus important lorsque vous essayez d'amener un vaisseau spatial quelque part aussi loin que Mars, d'y atterrir et de revenir. En conséquence, les concepteurs de missions doivent être aussi judicieux et efficaces que possible lorsqu'ils déterminent ce qu'il faut emporter sur un vaisseau en partance pour l'espace et quelles fusées utiliser.
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- 2 types différents de carburant de fusée
- De quoi d'autre les fusées ont-elles besoin en plus du carburant ?
- Comment le carburant de fusée a-t-il changé au fil du temps ?
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2 types différents de carburant de fusée
Il existe deux principaux types de carburants utilisés pour faire décoller les fusées de la Terre : solide et liquide. Aux États-Unis, la NASA et les agences spatiales privées utilisent les deux.
- Les fusées solides sont simples et fiables, comme une bougie romaine, et une fois allumées, rien ne peut les arrêter : elles brûlent jusqu'à épuisement et ne peuvent pas être étranglées pour contrôler la poussée. Le combustible solide est un composite généralement constitué d'un oxydant solide (c.-à-d. nitrate d'ammonium, dinitramide d'ammonium, perchlorate d'ammonium, nitrate de potassium) dans un liant polymère (agent liant) mélangé à des composés énergétiques (c. béryllium, aluminium), plastifiants, stabilisants et modificateurs de la vitesse de combustion (c.-à-d. oxyde de cuivre, oxyde de fer).
- Les fusées à liquide fournissent moins de poussée brute, mais peuvent être contrôlées, permettant aux astronautes de réguler la vitesse d'une fusée, et même de fermer et d'ouvrir les valves de propulsion pour éteindre et allumer la fusée. Des exemples de combustible liquide comprennent l'oxygène liquide (LOX) ; hydrogène liquide; ou Tétroxyde de diazote combiné avec de l'hydrazine (N2H4), du MMH ou de l'UDMH.
Les gaz propulseurs sont parfois utilisés dans certaines applications, mais ils sont en grande partie peu pratiques pour les voyages dans l'espace. Les propergols en gel ont intéressé certains physiciens en raison de leur faible pression de vapeur par rapport aux propergols liquides. Cela réduit le risque d'explosion. Les propergols en gel se comportent comme un propergol solide en stockage et comme un propergol liquide en utilisation.
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De quoi d'autre les fusées ont-elles besoin en plus du carburant ?
Pour amener un objet dans l'espace, vous avez bien sûr besoin de carburant. Vous avez également besoin d'oxygène pour brûler, de surfaces aérodynamiques et de moteurs à cardan pour diriger, et d'un endroit pour que les éléments chauds sortent pour fournir suffisamment de poussée.
Le carburant et l'oxygène sont mélangés et enflammés à l'intérieur du moteur de fusée, puis le mélange explosif et brûlant se dilate et se déverse à l'arrière de la fusée pour créer la poussée nécessaire pour la propulser vers l'avant. Contrairement à un moteur d'avion, qui fonctionne dans l'atmosphère et peut donc aspirer de l'air à combiner avec du carburant pour sa réaction de combustion, une fusée doit pouvoir fonctionner dans le vide de l'espace, où il n'y a pas d'oxygène. En conséquence, les fusées doivent transporter non seulement du carburant, mais aussi leur propre approvisionnement en oxygène. Lorsque vous regardez une fusée sur une rampe de lancement, la plupart de ce que vous voyez sont simplement les réservoirs de propergol (carburant et oxygène) nécessaires pour se rendre dans l'espace.
Chris Hadfield enseigne l'exploration spatiale Dr Jane Goodall enseigne la conservation Neil deGrasse Tyson enseigne la pensée scientifique et la communication Matthew Walker enseigne la science d'un meilleur sommeilComment le carburant de fusée a-t-il changé au fil du temps ?
Il y a eu peu de changements dans la chimie fondamentale du carburant de fusée depuis le début des vols spatiaux, mais des conceptions sont en cours pour des fusées plus économes en carburant.
Afin d'améliorer leur efficacité, les fusées doivent être moins gourmandes en carburant, ce qui signifie que le carburant doit sortir le plus rapidement possible pour donner l'élan souhaité et obtenir la même poussée. Le gaz ionisé, propulsé à travers une tuyère de fusée à l'aide d'un accélérateur magnétique, pèse sensiblement moins que les carburants de fusée traditionnels. Les particules ionisées sont poussées à l'arrière de la fusée à une vitesse incroyablement élevée, ce qui compense leur faible poids ou masse.
La propulsion ionique fonctionne bien pour une propulsion longue et soutenue, mais parce qu'elle crée une impulsion spécifique plus faible, elle ne fonctionne jusqu'à présent que sur de petits satellites déjà en orbite et n'a pas été étendue aux grands vaisseaux spatiaux. Pour ce faire, il faudra une puissante source d'énergie, peut-être nucléaire, ou quelque chose qui n'a pas encore été inventé.
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