Quand le peroxyde d'hydrogène a-t-il été utilisé dans les fusées?
Le peroxyde est apparemment un très bon propulseur, mais je n'arrive pas à en trouver un exemple. A-t-il déjà été utilisé et sinon, pourquoi ne l'a-t-il pas fait? Quels sont ses inconvénients?
Réponses
Le peroxyde d'hydrogène a la réputation (peut-être pas entièrement méritée) d'être dangereux à travailler; il se décompose spontanément, libérant de la chaleur, et le taux de décomposition augmente avec la température, il est donc difficile de le stocker en toute sécurité. Un ancien fil de discussion usenet trouvé sur Yarchive discute plus en détail des dangers.
Il est parfois utilisé comme monopropulseur (utilisant un lit de catalyseur pour l'allumage) pour les petits propulseurs de contrôle de réaction, notamment dans l' avion spatial X-15 et dans les propulseurs de contrôle du module de descente de l'engin spatial Soyouz.
Comme le note Organic Marble, il a également été utilisé pour entraîner des turbopompes dans les premières fusées à bipropulseur pompées telles que le V-2 allemand et le Redstone américain , et est toujours utilisé pour cela sur le booster Soyouz.
Il a également été utilisé comme oxydant pour les plus grosses fusées bipropulsives, telles que la Black Arrow au peroxyde de kérosène du Royaume-Uni .
Le kérosène-peroxyde a également été proposé comme combinaison propulsive pour les lanceurs SSTO réutilisables ; bien qu'il n'ait pas une impulsion spécifique à la masse aussi bonne que l'hydrogène / LOX, le peroxyde est relativement dense, ce qui en fait un lanceur plus petit avec une masse proportionnellement moins dépensée pour la protection thermique, et l'impulsion spécifique à la masse inférieure a en fait un avantage en delta- v nécessaire pour atteindre l'orbite.
La technologie des lanceurs hybrides smallsat est actuellement développée à 100% à Taïwan 1 par l' Advanced Rocket Research Center avec l'ensemble de l'électronique et des algorithmes de contrôle. La vidéo ci-dessous montre un test avec quatre oxydants de peroxyde hybrides plus des moteurs solides en caoutchouc thermoplastique étant à la fois vectorisés et étranglés pour mettre en œuvre un vol stationnaire stable. Je pense que le plan est d'inclure un moteur hybride beaucoup plus gros au milieu pour des essais à plus haute altitude (> 100 km) en 2021 avec l'objectif final d'atteindre l'orbite (potentiellement N2O + thermoplastique) avec ceux-ci fournissant un contrôle d'attitude.
1 Je suis fan depuis des années mais pas d'affiliation.
De la première vidéo ci-dessous ( note: il s'agit d'une traduction non technique d'un extrait d'interview):
Journaliste: L'objectif de l'équipe est de créer un lanceur de satellites. Ils le dirigeront en orbite à au moins 100 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre, pour mener des expériences scientifiques.
Wu Tsung-hsin (Advanced Rocket Research Center) Je suis allé aux États-Unis avec cette chose et leurs yeux se sont illuminés. Vous pouvez fabriquer une fusée à propergol liquide, pas de problème, mais c'est vraiment la première fusée à propergol hybride au monde.
Journaliste: Wu Tsung-hsin, professeur à l'Université nationale Chiao Tung, est connu des étudiants sous le nom d'oncle Rocket. Avec une équipe de 15 chercheurs professionnels et plus de 30 étudiants de premier cycle et diplômés, il espère fabriquer la première fusée 100% taïwanaise. Cela permettrait à la nation de lancer ses propres satellites dans l’espace, sans l’aide d’institutions étrangères.
Exemple d'un essai de moteur d'étranglement et de rallumage thermoplastique en boucle fermée 1200 N H2O2 +
Exemple de test moteur thermoplastique 10 kN Isp 224 s (niveau de la mer) N2O +
En plus de la mention de Black Arrow par Russel Borogove , je peux ajouter que les moteurs de Black Arrow étaient Bristol Siddeley Gamma , où 85% de peroxyde d'hydrogène était utilisé non seulement comme oxydant (avec un rapport oxydant / carburant d'environ 8: 1) , mais aussi comme liquide de refroidissement de buse.
Comme mentionné dans l'article de Wikipédia, du peroxyde déjà décomposé catalytiquement (et très chaud) était utilisé dans la chambre de combustion (donc l'oxygène était vraiment un oxydant, bien que le peroxyde froid soit chimiquement un oxydant lui-même).
Armadillo Aerospace a tenté d'utiliser à la fois du peroxyde d'hydrogène à 90% et est ensuite passé au peroxyde d'hydrogène (concentration de 50% dans l'eau) et au méthanol comme monopropulseur mixte pour leur véhicule.
Mes souvenirs de fans d'Internet étaient que, au moins avec la solution à 90%, ils avaient de graves problèmes pour obtenir une brûlure constante et ont essayé de nombreuses configurations de catalyseurs et d'injecteurs jusqu'à ce qu'ils cessent de pouvoir obtenir 90%. Leur blog et leur site Web semblent avoir disparu.
Encore un autre ajout à la réponse de Russell Borogove: le peroxyde d'hydrogène a été utilisé pour le contrôle d'attitude de la capsule Mercury , et l' expérience AMU a été tentée sur Gemini 9.
Selon "Development of Hydrogen Peroxide Monopropellant Rockets" (.pdf, 2006) par Angelo Cervone, Lucio Torre, Luca d'Agostino, Antony J. Musker, Graham T. Roberts, Cristina Bramanti et Giorgio Saccoccia:
Alta SpA (Italie) et DELTACAT Ltd. (Royaume-Uni) mènent une étude, financée par l'Agence spatiale européenne, sur le développement de propulseurs monopropulseurs de peroxyde d'hydrogèneutilisant des lits catalytiques avancés. Le présent document se concentre sur la conception de deux propulseurs de démonstration différents avec des valeurs nominales de 5 N et 25 N.Les exigences de conception et les spécifications sont présentées, suivies des principaux résultats d'une étude de concept, qui a été menée pour définir les dimensions approximatives nécessaires. Quelques détails sur la conception spécifique des deux prototypes et le choix des principaux composants sont fournis, en particulier en ce qui concerne les capteurs et transducteurs à utiliser lors de l'expérimentation. Différentes configurations de lit catalytique, y compris des gazes d'argent pur et des pastilles recouvertes d'oxyde de manganèse ou de platine, vont être testées dans les propulseurs prototypes, afin de trouver celle optimale pour un développement industriel ultérieur. Un banc d'essai dédié, conçu et réalisé par Alta SpApour les tests sur les prototypes de propulseurs, est également illustré.
Et:
Les propulseurs verts à haute énergie les plus prometteurs, comme l'ADN, le HAN et le HNF (Wucherer et al.1, Schoyer et al.2), sont basés sur des molécules organiques complexes et compensent le poids moléculaire élevé de leurs produits de décomposition avec des températures de fonctionnement élevées de les gaz d'échappement. En conséquence, il est nécessaire d'utiliser des matériaux et des procédés de fabrication extrêmement coûteux pour la chambre de poussée et, en même temps, la durée de vie opérationnelle des lits catalytiques est considérablement réduite.
Le peroxyde d'hydrogène , quant à lui, ne souffre pas de ces inconvénients et a donc été reconsidéré comme un propulseur vert prometteur pour les applications à faible et moyenne poussée.