Otázky na Mgr. Antonína Vítka.Csc 1.

1. března 2009 v 11:03 | Tomáš Kovařík |  Korespondence s odborníky
Těm, co o kosmonautice neví nic moc, jako já v té době, kdy jsem psal tento a další emaily s otázkami panu Vítkovi to určitě poskytne základní informace o všem, co by měli vědět.
První otázka:

Co je to specifický impuls u raketových motorů a jak se dá vysvětlit hodnota ve které se specifický impuls uvádí- např.: specifický impuls u motorů na tuhé pohonné látky je asi 1500-2500 N.s/kg ( a co znamená ta hodnota N.s/kg ?) ?

Odpověď:

1) Specifický impuls je fyzikální veličina, popisující účinnost určité pohonné látky v určitém uspořádání pohonné jednotky, např. chemického raketového motoru (na tuhé nebo na kapalné pohonné látky), nebo plynových trysek, nebo iontového motoru apod. Hodnota této veličiny udává, jak velký tah (reaktivní síla) motoru v Newtonech vznikne spálením (nebo spotřebováním) 1 kilogramu pohonných látek za 1 sekundu. Když např. specifický impuls dané pohonné látky v určitém motoru, např. směsi kyslíku a vodíku je 3200 N.s/kg, a v motoru se např. spálí za sekundu jedna tuna (=1000 kg) této směsi, tak tah F se rovná 3200 N.s/kg x 1000 kg/s = 3200000 N = 3,2 MN (megaNewtonu). Přesně řečeno N.s/kg není "hodnota", ale jednotka; hodnotou se stává teprve tehdy, když je spojena s nějakým číslem, např. 1 N.s/kg. Pak tato hodnota znamená, že spálením jednoho kilogramu pohonných látek za 1 sekundu vznikne tah 1 Newtonu. Kromě toho je číselná hodnota specifického impulsu právě rovna výtokové rychlosti spalných plynů z trysky motoru. Znamená to, že když je např. specifický impuls 3200 N.s/kg, tak v takovém případě spalné produkty tryskají ven z trysky rychlostí 3200 m/s.

Druhá otázka:

Je pravda že motory na stlačený plyn fungují jen na expanzi stlačeného plynu do volného prostoru nebo je v té komoře ve které je ten stlačený plyn ještě nějaký píst?

Odpověď:

2) Ano, plynové trysky fungují jen na základě expanze plynu ven. Když je plyn dostatečně stlačený, tak proudí ven tím větší rychlostí, čím větší je jeho původní tlak. Na základě zákona zachování hybnosti musí být hybnost plynu vyexpandovaného z trysky (tj. součin hmotnosti vyteklého množství plynu m a jeho rychlosti v) rovna změně rychlosti V tělesa o hmotnosti M, ale právě opačného směru; platí tedy m.v = M.V. Můžeš si udělat dva pokusy:
a) Postav se opatrně na skateboard na rovině, aby se nepohnul a drž v náručí nějaký relativně těžký předmět - třeba nacpaný batoh s něčí. Pak vší silou hoď batoh před sebe. Skateboard i s Tebou se rozjede opačným směrem, tedy dozadu. Čím rychleji batoh hodíš, tím rychleji se skateboard rozjede. Stejně tak, když bude batoh těžší a hodíš ho stejně rychle, tím rychleji se skateboard rozjede.
b) Vezmi si obyčejný prázdný gumový balonek a nafoukni ho. Nezavazuj otvor, ale balonek pusť z ruky, aby vzduch z něj mohl zase sám utéct. Balonek vystřelí značnou rychlostí opačným směrem. Je to přesně to, jak fungují plynové trysky. Protože ale není směr vyfukovaného plynu z balonku řízen, balonek letí klikatě, ale vždy opačným směrem, než v daném okamžiku míří otvor balonku.
V plynové trysce není žádný píst. Stlačený plyn je u plynových trysek skladován pod velmi vysokým tlakem v oddělené tlakové láhvi, opatřené na výstupním potrubí vedoucím do vlastní trysky ventilem, který se v případě potřeby otevře a případně zase zavře. Navíc může být opatřen regulátorem tlaku, kterým je možno měnit množství plynu vypouštěného z tlakové láhve do plynové trysky a tím řídit i velikost tahu této trysky.

Třetí otázka:

Vím, že hlavní motory SSME u raketoplánu fungují na kapalný kyslík a kapalný vodík ale na co konkrétně fungují motory SRB?

Odpověď:

3) V motorech SRB je tuhá pohonná látka, kterou tvoří směs 12,04 % polybutadienakrylátu (to je umělá hmota podobná syntetickému kaučuku), 16,00 % práškového hliníku a 69,60 % chloristanu amonného; dále pak 0,40 % práškového oxidu železného jako katalyzátor a 1,96 % epoxidového vytvrzovače.

Čtvrtá otázka:

Do hlavní palivové nádrže ET se tankuje kapalný kyslík a vodík odděleně nebo dohromady, a jestli se tankuje odděleně tak kde se míchá?

Odpověď:

4) Samozřejmě, stejně jako v jiných kapalinových raketových motorech, se palivo (v tomto případě kapalný vodík) a okysličovadlo (kapalný kyslík) skladují odděleně. Nádrž na vodík zabírá skoro celou spodní válcovitou část ET a kyslíková nádrž více méně vejčitého tvaru zabírá celou oblou špičku nahoře. Kyslík s vodíkem se míchají až přímo ve spalovací komoře motoru SSME. Obě látky se dopravují až k motoru odděleně (čerpají se tam turbočerpadly) a v tzv. vstřikovací hlavě se velkým množstvím malých otvůrků vstřikují odděleně do spalovací komory motoru. Tím vzniká jemná mlha kapiček kyslíku a vodíku, které se okamžitě vypařují, plyny se smíchají a okamžitě hoří.

Pátá otázka:

Kolik tun nákladu uveze raketoplán i se všemi nádržemi a palivem?

Odpověď:

5) Tato otázka není zcela jasně formulována. Pokud máš na mysli, jaká je startovní hmotnost raketoplánu (celý raketoplán i s plně natankovanou nádrží ET, motory SSME, vlastní raketoplán a všechen náklad co veze s sebou), tak to je přibližně 2000 tun (konkrétně při poslední letu STS-121 to bylo 2051963 kg) Co se týče skutečně užitečného nákladu, tak to hodně závisí na konečné dráze, na kterou se má raketoplán dostat (výška dráhy a zejména její sklon k rovníku). V nejoptimálnějším případě je to asi 25 tun, ale např. k Mezinárodní vesmírné stanici je to asi 18 tun.
Šestá otázka:

Kolik dolarů stojí raketoplán?

Odpověď:

6) Když se stavěl poslední raketoplán - Endeavour - tak to dělalo přibližně 2 miliardy dolarů. Kdyby se měl stavět teď tak by to bylo o hodně víc, protože už výrobní závod byl zrušen a musel by se znovu vybavit potřebnými prostředky.

Sedmá otázka:

jaké školy bych musel vystudovat, abych měl šanci se dostat do vesmíru?

Odpověď:

7) Škola by závisela na tom, v jaké funkci bys chtěl do vesmíru letět. Samozřejmě jako turista (pokud bys měl dost peněz - let na ISS stojí přibližně 20 milionů dolarů, tedy asi 400 milionů Kč), tak by Ti stačilo dobré zdraví a fyzická kondice. Pokud bys chtěl pilotovat nějakou kosmickou loď, tak nejlepší je vysoká škola technického směru (strojírenství se specializací letecká technika), nebo vojenská vysoká škola pro letce. Je však možno letět např. i jako vědecký pracovník, provádějící nějaký vědecký pokus ve vesmíru - pak většinou jde o přírodní vědy - astronomie, fyzika, chemie, biologie, lékařství. Ale samozřejmě je nutno počítat s tím, že ne každý, i když má předpoklady, se do vesmíru nakonec dostane.
 

3 lidé ohodnotili tento článek.

Komentáře

1 Lynn Lynn | 16. listopadu 2009 v 21:47 | Reagovat

Skvělý článek! Moc zajímavé!

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama