Hoe raketmotoren werken in het luchtledige

Vogels vliegen door met hun vleugels door de lucht te slaan, vissen zwemmen door hun vinnen en staart tegen het water te duwen en de mens zet zich af tegen de grond om vooruit te komen. Maar hoe komen raketten dan vooruit in het luchtledige?

Raketten kunnen in een vacuüm versnellen, vertragen en manoeuvreren door gebruik te maken van de natuurwet die wordt beschreven in de bewegingswetten van Newton alsook in de wet van behoud van impuls.

Een raketmotor werkt door iets met massa ‘uit te spuwen’ met een zeer hoge snelheid. Deze massa wordt ‘propellant’ genoemd. Het ruimtevaartuig beweegt in de tegenovergestelde richting waaruit het verbrande propellant vrijkomt. Dit is te vergelijken met de terugslag van een wapen als gevolg van een snel wegvliegende kogel.

Raketten bestaan grotendeels uit brandstof. Hier schuilt een ander probleem dat vaak door Platte Aarders naar voren wordt geschoven. In een vacuüm is er geen lucht en dus ook geen zuurstof. Er wordt gesteld dat het onmogelijk is om in het luchtledige verbranding te krijgen vanwege deze afwezigheid. Om dit probleem op te lossen, moeten raketten naast brandstof ook een eigen oxidator (zuurstof) meenemen.

Raketten kunnen ook elektrisch worden aangedreven door ionenmotoren. In ionenmotoren kunnen raketten via zonnepanelen energie van de zon gebruiken en hiermee de motor aandrijven. Het ‘stuwgas’ moet echter nog steeds vervoerd worden. Een populair stuwgas is xenongas. Het vermogen dat wordt opgewekt door ionenmotoren is relatief klein en lanceringen vanaf het aardoppervlak zijn dus onmogelijk met dit soort motor. Maar ze kunnen ingezet worden nadat het ruimtevaartuig zich in een baan om de aarde bevindt, waar slechts een relatief kleine hoeveelheid kracht nodig is om het ruimtevaartuig in de gewenste baan of positie te brengen. Indien een ionenmotor langdurig wordt ingezet kan een enorme snelheid bekomen worden met weinig ‘brandstof’. De snelheid van bijvoorbeeld de satelliet Deep Space 1 nam toe met 4,4 km per seconde door slechts 81,5 kg af te vuren!

Referencies

Credit

  • Gebruikte afbeelding: WALL-E, © Disney & Pixar.