راکت های بخار

[عرفان سلیم زاده]

مقدمه:
راکت های بخار تکنولوژی جدیدی نیستنتد در واقع میتوان گفت این راکت ها جزو اولین ساخته هایی بودن که برای رسیدن به بهترین تکنولوژی روی انها تحقیق میشد!
تنها ضعفی که باعث شد این تکنولوژی قدرت مند و ارزان رواج پیدا نکند منبع سوختی پایدار و سبک بود که بتواند اب را تا موقعی که ماموریت راکت تموم نشده به بخار پر فشار تبدیل کند که این موضوع تا چند سال اخیر که دانشمندان پیشنهاد استفاده از راکتور های شکافت هسته ای را برای این کار دادند هنوز مهمترین معضل به حساب میومد!
عناصر سنگینی چون اوانیوم و پلوتونیم میتواندد بر اثر بمباران نوترونی به دو اتم شکافته شوند و مقدار بسیار زیادی انرژی به صورت طیفی از فرکانس های اشه ایکس و گاما ازاد کنند! این انرزِی که عاقبت به صورت گرما احساس میشود را میتوان برای تبخیر اب و کاربرد های مرتبط با ان نظیر تولید برق استفاده کرد اما کاری دیگری که میشود با این بخار کرد ایجاد پیشرانه های بسیار بزرگ برای فضاپیماهای فوق سنگین که برای سفر های اکتشافی راهی فضا می شوند است! دانشمندان با این کار قیمت تمام شده را بسیار کاهش خواهند داد!
همین موضوع باعث شده که دوباره بحث راکت های بخار دوباره به بورس پیشرانه ها برگردند!
خب هدف این تاپیک تعریف سیستم ها و نکات مربوط به این راکت ها نیست هدف بکار بردن راه حلی بهتر با پیشنهاد هایی است که باعث کاهش هرچه بیشتر هزینه این وسایل است.
تا انجایی که حتی بخش خصوصی هم توانایی استفاده از این تکنولوژی را برای اهداف خود داشته باشد!
توجه داشته باشید که در پیشنهاد جدید،منبع گرمایی تنها جهت استفاده در مرحله اول و دوم راکت ان هم برای خروج محموله از جو زمین مناسب است. در کاوش های بین سیارات بهتر است از همان سوخت های هسته ای استفاده شود...
طرح کلی راکت پیشنهادی:
در این راکت که سیال ان اب خالص است تنها پیشنهاد عدم استفاده از راکتور های هسته ای جهت تولید انرژی گرمایی در جو زمین است که هم پیچیدگی و هم هزینه کلی بی مورد را پایین می اورد و هم امنیت کاری این راکت ها را برای محیط زیست افزایش چشم گیری میدهد!
منبع گرمایی پیشنهادی برای خروج محموله از اتمسفر زمین استفاده از امواج مایکروویو در فرکانس ازاد 2.4 گیگا هرتر است که منابع ان میتواند لامپ هایی نظیر لامپ خلا مگنترون و تامین انرژی الکتریکی ان از سوخت های متداول ارزان نظیر سوخت های فسیلی گازی یا سنگین تر و حتی نیروگاهای هسته ای باشند که بر روی زمین مستقر می شوند!
مزیت این کار کاملا بر همگان واضح و مبرهن است! سوخت هایی که بر روی زمین استفاده میشوند بسیار بسیار ارزانتر هستند اما وقتی قرار بر حمل انها بر راکت ها باشد راندمان انها به جهت استفاده بخشی از سوخت برای حمل خود سوخت و اکسید کننده پایین می اید این یعنی صرف سوخت و اکسید کننده بیشتر و هزینه بالاتر!
امواج مایکروویو خواصی همانند نور را دارند یعنی در برخود به اجسام رسانا چون فلزات منعکس می شوند اما از عایق ها همانند پلاستیک و شیشه رد شده و جذب عناصری چون اب و نمک های مذاب به علت دوقطبی بودن ان ها می شوند!
حال اگر راکتی را با سیال اب خالص تصور کنیم این سیال میتواند توسط این امواج گرم و تبخیر شده و حتی در زمانی که بخار شده است هم به خوبی این امواج را جذب کند!
این بخار درواقع انقدر انرژی دارد که به عنوان یک منبع نیرو برای پیشرانه بکار رود!
برای اینکار کافیست این جرم پرفشار را از چند طبقه شیپوره رد کنید تا به بالاترین سرعت مجاز برای پیشرانش دست پیدا کنیم!
ویژگی های این پیشنهاد:
1-کاهش حجم راکت و افزایش راندمان ان
2- افزایش ایمنی با توجه به منبع گرمای ان
3-کاهش هزینه های حمل و نقل و سوخت و خطرات ان برای محیط زیست
4- برد بالای این امواج که استفاده از این نوع را برای پرتاب ماهواره های مدار پایین محیا می سازد
برای اهداف کاوش در منظومه شمسی هم با تعویض منبع گرما میتواند از این پیشرانه ازران قیمت استفاده کرد!
منبع گرمای پیشنهادی در اطراف کره زمین میتواند خورشید باشد اما در سفر هایی که به بیرون از منظومه شمسی مرتبط است همچنان سوخت های هسته ای گزینه قابل استفاده و بصرفه ای است!
در پست های بعد طراحی های پیشنهادی راکت های جاذب امواج مایکروویو را توضیح خواهیم داد!

[عرفان سلیم زاده]

خب فصل دوم!
در این بخش به شما برخی نکات رو برای داشتن بهترین راکت بخار به منظور کارهای تحقیقاتی اموزش میدیم!
اگر در مورد امواج مایکروویو اطلاعات ندارید میتونید از منابع مختلف از جمله خود این سایت! اطلاعات اولیه رو بدست بیارید!
در بحث پیشرانش که پیوسته بودن پیشرانش از اهمیت والایی برخورداره سوالی را درمورد این راکت پیش میاد!
ایا برای منبع گرمایی این راکت که امواج مایکروویو است میتواند پیوسته بودن پیشرانش را تضمین کند؟
در پاسخ به این سوال به طور بدبینانه ای باید بگم نه! اگر هم بخواهیم این پیشرانش را به صورت پیوسته دربیاریم باید منبع امواجمون رو اونقدر تقویت کنیم تا احتمال قطع پیشرانش رو پایین بیاریم!
البته راه های دیگه هم هست! انهم ذخیره این گرما در نمک مذاب و انتقال غیر مستقیم ان به اب توسط سیم لوله های سرامیکی یا تفلونی!
به تصویر زیر نگاه کنید!:

[عرفان سلیم زاده]

در تصویر بالا یک راکد بخار با جاذب امواج مایکروویو را شاهدید که در اون نمک های مذاب نقش جاذب امواج مایکروویو و سیم لوله های تفلونی یا سرامیکی نقش انتقال دهنده گرمایی به سیال اب خالص را دارند!
توجه داشته باید که استفاده از نمک های مذاب با توجه به مزیت انبساط حرارتی کمشان مورد استفاده قرار گرفتند و به جای انها میتوان از اب یا برخی روغن ها استفاده کرد که در صورت استفاده می بایستی تدابیر لازم جهت مقابله با انبساط حرارتی این سیالات اندیشیده شود!
در مورد نازل چون بخار اب انرژی زیادی درخودش ذخیره کرده پس باید این انرژی به نحوی تخلیه شود که بخار خروجی بالاترین سرعت و کمترین رطوبت را داشته باشد.
نازل چند طبقه این امکان را به ما میدهد که بتوانیم بیشتر انرژی درونی اب را به انرژی جنبشی و پیشرانه تبدیل کنیم!
در محاسبات میبایستی نقطه ای از پیشرانش انتخاب گردد که کمترین رطوبت در بخار خروجی مشاهده شود رطوبت در بخار میتواند باع انسداد مجرای خروجی و کاهش راندمان شود!
در رابطه در پست های بعد توضیح خواهم داد...