Ракеты прошлого и будущего

Разновидность ЯРД, использующего реакцию деления, представляет газофазный ядерный двигатель, в котором медленно движущаяся газовая струя делящегося плутония окружена более быстрым потоком охлаждающего водорода. Эта идея не вышла, однако, из стадии предварительных исследований.

Интересная идея создания двигателя, использующего реакцию аннигиляции материи и антиматерии, изучалась в рамках программы стратегической оборонной инициативы (СОИ) США. Антивещество в виде атомов хранится в электромагнитной ловушке и посредством магнитного поля подается в камеру двигателя, где оно взаимодействует с обычным веществом, превращаясь в гамма-излучение, которое нагревает рабочую жидкость и создает реактивную струю. Хотя магнитные ловушки используются в физике высоких энергий, для получения нескольких граммов антивещества, необходимых для полета, требуется огромное количество энергии.

Внешние источники энергии. В рамках программ СОИ и Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) также изучалась реактивная система с мощным лазером, который нагревает рабочее тело, находящееся на борту ракеты. Сама ракета имеет небольшую массу, так как основная масса системы приходится на лазер, который может располагаться на Земле. Такая система требует исключительно точного наведения лазерного луча на цель, чтобы не сжечь ракету вместо нагрева рабочего тела. Рассматривалась также идея использования больших зеркал для фокусирования солнечных лучей на двигатель.

Использование энергии атомного взрыва. В 1960-х годах НАСА и Комиссия по атомной энергии США исследовали один довольно экзотический метод получения тяги в рамках проекта «Орион». В этом методе разгон ракеты до большой скорости, необходимой для полета к другим планетам, предполагалось осуществлять путем последовательных взрывов небольших атомных зарядов, выбрасываемых за ракетой. Специальные гасители должны были сглаживать воздействие взрывов. Однако проект «Орион» был отменен в соответствии с международными договорами по использованию космического пространства и ограничению ядерных вооружений.

Фотонные двигатели. Изучалась также возможность использования света для получения тяги в космосе. Частицы света - фотоны - создают очень малый реактивный импульс при воздействии на поверхность. Простейший двигатель такого рода представляет собой огромное пластиковое зеркало, которое отражает солнечные лучи и толкает космический аппарат в сторону от Солнца (солнечный ветер создает добавочный импульс). В настоящем фотонном двигателе вследствие аннигиляции обычного вещества и антивещества должен создаваться поток гамма-излучения, обеспечивающий реактивную тягу для движения космического аппарата.

Заключение

Итак, мы выяснили, что ракеты играют важную роль в жизни людей. Без них люди бы никогда не побывали в космосе, не смогли попасть на Луну. Ведь ракета - единственный вид летательного аппарата, способный перемещаться в безвоздушном пространстве. Все, что необходимо для полета находится на борту. Разумеется, кроме астрономической выгоды, ракеты также приносят пользу и в военном деле. Они активно использовались в войнах 20 века, стоят на вооружении и сейчас.

Принцип работы ракеты основан на третьем законе Ньютона. При выбрасывании топлива назад, ракета летит вперед с тягой, равной давлению топлива, умноженного на площадь сечения сопла. Скорость ракеты рассчитывается по формуле Циолковского, русского ученого, который в одной из своих рукописей вывел одноименную формулу. Именно благодаря нему полеты в космос стали возможными.

Ракетные двигатели бывают двух типов - жидкостные и твердотопливные. Жидкостные более дорогие и сложные, но более мощные. Также ракеты бывают одноступенчатые и многоступенчатые. Одноступенчатые ракеты это в основном любительские модели и составляющие развлекательной пиротехники. Их отношение массы к сгораемому топливу не позволяет преодолеть первую космическую скорость, а значит, они не смогут выйти на орбиту. Для решения этой проблемы, К.Э. Циолковский придумал использовать многоступенчатые ракеты, ступени которых отделяются во время полета для уменьшения массы ракеты. Он также вывел формулу расчета скорости многоступенчатой ракеты.

Первое приспособление, использующее принцип работы реактивного двигателя использовали еще за 2000 лет до Рождества Христова. Это был голубь, движимой силой, противодействующей силе выбрасывания пара. Ракеты как таковые зародились в Китае. Их использовали в основном для развлечения, как раз тогда, когда изобрели порох. Это были предки сегодняшних фейерверков, так же основанных на принципе действие - противодействие. Кстати сказать, такой же принцип использует любой снаряд, будь то пуля или ядро. Но они не будут являться ракетами, т.к. не несут на себе запас топлива.

В настоящее время принцип работы ракетного двигателя основан на сгорании разных видов топлива. Существует несколько иных идей, реализуемых в теории, но по техническом и/или финансовом причинах не возможных в осуществлении в настоящее время. Например, есть предложения по объединению жидкостного и твердотопливного двигателей, по созданию ядерного, электрического, фотонного двигателей,… Что же из этого найдет свое применение в будущем, а что так и останется в книгах жанра «научная фантастика»? Пока не известно. Но ясно одно: ракетостроительная область будет развиваться пока не кончаться средства или пока не найдут другой способ передвижения в космосе. Все ученые и военные мира заинтересованы в исследованиях, направленных в эту область.

Список литературы

1) Ракета // Космонавтика : Маленькая энциклопедия ; Главный редактор В. П. Глушко. 2-е издание, дополнительное -- Москва: «Советская энциклопедия», 1970

2) Григорьев А.И. Твердые ракетные топлива. М., 1969

3) Большаков Г.Ф. Химия и технология компонентов жидкого ракетного топлива. Л., 1983

4) Н. А. Рынин. Межпланетные сообщения. Ракеты и двигатели прямой реакции. Л., 1929

5) Мелькумов Т.М. и др. Ракетные двигатели. М., 1976

Размещено на Allbest.ru