مقدمه

موشکهاي فضايي مانند موشکهاي آتش بازي عمل مي‌کنند. سوخت با ماده‌اي به نام اکسنده که حاوي گاز تسريع کننده احتراق يعني اکسيژن است، ترکيب مي‌شود. آنگاه اين ترکيب که يک پيشران محسوب مي‌شود، مي‌سوزد و گازهاي داغي را توليد مي‌کند، اين گازها منبسط شده ، از طريق يک دماغه خارج و باعث مي‌شوند موشک به طرف بالا حرکت کند. اين واکنش براي اولين بار در قرن هفدهم توسط دانشمند انگليسي ، اسحاق نيوتن ، در قانون سوم حرکتش بيان شد. او اظهار داشت که براي هر عملي (خروج گازها در اينجا) عکس العملي است مساوي و مخالف جهت آن (در اينجا ، حرکت موشک).
نيرويي که يک موشک را به طرف جلو حرکت مي‌دهد، نيروي پيشران ناميده مي‌شود. قدرت نيروي پيشران به سرعت خارج شدن گاز خروجي بستگي دارد. نيروي پيشران به موشک شتاب داده ، باعث افزايش سرعت آن مي‌شود. مقدار شتاب نيز بستگي به جرم موشک دارد. هر چه موشک سنگينتر باشد، براي رسيدن به فضا ، به نيروي پيشران بيشتري نياز است. تا وقتي که موتورهاي موشک ، روشن و در حال توليد نيروي پيشران هستند، شتاب فضا پيما نيز هر لحظه زيادتر مي‌شود.
موتور موشک يا از پيشران مايع استفاده مي‌کند يا جامد ، اما بعضي اوقات ، يک موشک کامل ممکن است. در مراحل مختلف از هر دو نوع پيشران استفاده کند. کارشناسان موشکهايي را پيشنهاد کرده‌اند که از انرژي اتمي به عنوان سوخت استفاده مي‌کنند، چرا که آنها از نظر مصرف انرژي بسيار مقرون به صرفه‌اند. اما ترس از خطر استفاده از سوخت اتمي مانع استفاده از اين موشکها شده است.

موشکهايي با سوخت پيشران جامد

سوختهاي پيشران از يک نوع سوخت و يک اکسنده تشکيل شده‌اند. براي روشن شدن موشک ، کافي است يک جرقه کوچک سوخت پيشران آنرا آتش بزند. سوخت آتش گرفته تا آخرين قطره مي‌سوزد. گازهاي حاصل از سوخت پيشران را از طريق دماغه انتهايي موشک خارج مي‌شوند. اولين موشکها را احتمالا در قرن يازدهم ميلادي در کشور چين ساخته‌اند. آنها موشکهايي بودند که از سوخت پيشران جامد استفاده مي‌کردند. سوخت موشک يک نوع باروت بود که از مخلوطي از نيترات پتاسيم ، زغال چوب و سولفور تشکيل شده بود.
موشکهايي که از سوخت پيشران جامد استفاده مي کنند، اغلب به عنوان موشکهاي تقويت کننده‌اي استفاده مي‌شوند که نيروي اوليه موشکهاي بزرگتر را تأمين مي‌کنند. موشکهاي بزرگتر خود از سوخت پيشران مايع استفاده مي‌کنند. بزرگترين موشکهاي مصرف کننده سوخت جامد با 45 متر ارتفاع جزء موشکهاي تقويت کننده شاتل فضايي ايالات متحده محسوب مي‌شوند. آنها حاوي 586500 کيلوگرم (2/1 ميليون پوند) سوخت پيشران هستند که بطور متوسط 13 ميليون تن (5/3 ميليون پوند نيرو) نيروي پيشران را توليد مي‌کنند.
اين موشکها را طوري طراحي کرده‌اند که بعد از اتمام سوخت و افتادن در دريا ، از دريا بيرون کشيده شده ، دوباره براي مأموريتهاي بعدي سوختگيري مي‌شوند. ساخت موشکهايي که از سوخت جامد استفاده مي‌کنند چندان دشوار نيست. آنها مقدار زيادي نيروي پيشران را در يک مدت زمان کم توليد مي‌کنند. تنها ايراد اين نوع موشکها اين است که بعد از روشن شدن به راحتي خاموش نمي شوند. به عبارت ديگر ، نمي‌توان آن را به آساني تحت کنترل درآورد.

نيروي پيش برنده

شاتل فضايي ايالات متحده از موشکهاي تقويت کننده عظيم الجثه‌اي برخوردار است که از سوخت پيشران جامد استفاده مي کنند. اين پيشران از پر کلرات آمونيم به عنوان اکسنده و پودر آلومينيوم به عنوان سوخت تشکيل شده است.

موشکهاي با سوخت مايع

اکثر موشکهايي که از آنها در پروازهاي فضايي استفاده مي‌شود، از سوخت پيشران مايع بهره مي برند. سوخت و اکسنده که در مخزنهاي جداگانه‌اي نگهداري مي‌شوند، هر دو مايع هستند. پمپهاي قدرتمندي آنها را به محفظه احتراق مي‌برند؛ در آنجا آنها باهم ترکيب شده ، شروع به توليد گازهاي خروجي مي‌کنند. گازهاي مذکور نيز به نوبه خود از دماغه انتهايي موشک خارج مي‌شوند. بعضي از موشکها از يک ماده قابل اشتعال سريع براي شروع احتراق استفاده مي‌کنند. سوخت پيشران ساير موشکها هگام ترکيب سوخت و اکسنده شروع به احتراق مي‌کند.

فرآيند احتراق پيشران مايع

اکسنده و سوخت باهم ترکيب مي‌شوند و در محفظه احتراق شروع به سوختن مي‌کنند. سپس گازهاي خروجي حاصل از فرآيند احتراق از دماغه خارج و به عنوان نيروي پيشران ، موشک را به طرف جلو حرکت مي‌دهند.

مراحل مختلف يک موشک

براي سفر به فضا ، يک موشک چند مرحله‌اي مورد نياز است. هر کدام از اين مراحل يک موشک جداگانه محسوب مي‌شود که هم داراي منبع سوخت است و هم موتور. بسته به وزن محموله ماهواه ، از موشکهاي تقويت کننده‌اي در کنار مراحل مختلف موشک براي افزايش نيروي موتورها استفاده مي‌شود. مرحله اول ، کل موشک را از زمين بلند مي‌کند و به محض اتمام سوخت از بقيه موشک جدا شده، به زمين سقوط مي‌کند. آنگاه موتور مرحله دوم روشن مي‌شود. بخاطر وزن سبکتر موشک در اين مرحله ، شتاب موشک نيز بيشتر مي‌شود؛ اين سير صعودي شتاب با جدا شدن هر مرحله از موشک ادامه مي‌يابد. مرحله پاياني موشک قسمت حامل ماهواره را به فضا و به طرف مقصدش حمل مي کند.
منبع: دانشنامه رشد