अंतरिक्ष में किस ईंधन का उपयोग किया जाता है?
जवाब
निर्भर करता है। आपको कितनी शक्ति की आवश्यकता है? क्या आप शक्ति या दक्षता चाहते हैं?
कम शक्ति, कम दक्षता: शुद्ध नाइट्रोजन गैस। इसका उपयोग छोटे युद्धाभ्यास के लिए किया जाता है, जैसे दो रॉकेटों को एक साथ डॉक करना
कम शक्ति, उच्च दक्षता: परमाणु तत्व और कोई तरल ईंधन या ज़ीऑन गैस और बिजली। ये लंबे समय तक चलेंगे लेकिन व्यावहारिक रूप से कोई ज्यादा जोर पैदा नहीं करेंगे। इन इंजनों का उपयोग कभी भी वायुमंडल में नहीं किया जाता है। इनका उपयोग लंबी दूरी के मिशनों के लिए किया जाता है, उदा. प्लूटो के लिए एक मिशन, लेकिन आज, वास्तव में उपयोग नहीं किया जाता है।
उच्च शक्ति, कम दक्षता: तरल ईंधन और ऑक्सीडाइज़र। इनका उपयोग तब किया जाता है जब रॉकेट को वायुमंडल से बाहर निकलने की आवश्यकता होती है, या अंतरिक्ष में अल्पकालिक मिशन के लिए। ऑक्सीडाइज़र निकालें और आपको एक जेट इंजन मिलेगा! कुछ जेट ऑक्सीडाइज़र का उपयोग तब करते हैं जब वातावरण इतना पतला होता है कि ईंधन जल नहीं पाता।
उच्च शक्ति, उच्च दक्षता: अफसोस की बात है कि यह वास्तव में मौजूद नहीं है। यदि आप उच्च शक्ति और दक्षता चाहते हैं, तो यह काम नहीं करेगा। आपको एक के बदले दूसरे का व्यापार करना होगा। उम्मीद है कि भविष्य में हमें इतना अच्छा ईंधन मिलेगा!
नोट: तरल ईंधन का तात्पर्य हाइड्रोजन, केरोसिन या अन्य रॉकेट ईंधन से है। एक ऑक्सीडाइज़र लगभग हमेशा ऑक्सीजन गैस होता है।
यहाँ एक अच्छा ग्राफ़ है!
आईएसपी दक्षता है और थ्रस्ट टू वेट रेशियो थ्रस्ट है।
अंतरिक्ष में किसी भी ईंधन का उपयोग किया जा सकता है। मुद्दा है ऑक्सीजन की कमी. इसके लिए अंतरिक्ष यान को अपने साथ ऑक्सीजन ले जाने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, अंतरिक्ष में उपयोग किए जाने वाले ईंधन का चयन ईंधन के विशिष्ट उपयोग के आधार पर विभिन्न मानदंडों को ध्यान में रखकर किया जाता है। मुख्य विचारों में से एक वजन है। आप ऐसा ईंधन चाहते हैं जो कम वजन के लिए अधिक मात्रा में ऊर्जा प्रदान करे। एक अन्य कारक विशिष्ट आवेग है. यह मूल रूप से दक्षता है, एक निश्चित मात्रा में ईंधन का उपयोग करके कितना गति परिवर्तन (डेल्टा वी के रूप में जाना जाता है) प्राप्त किया जा सकता है। फिर भंडारण है. क्या रॉकेट को अंतरिक्ष में ले जाने के लिए ईंधन को केवल थोड़े समय के लिए संग्रहीत करने की आवश्यकता है, या इसे पूरे मिशन के दौरान संग्रहीत करने की आवश्यकता है? फिर इंजन ही है, क्या आप एक जटिल लेकिन कुशल इंजन चाहते हैं जिसका उद्देश्य केवल थोड़े समय तक चलना है, या कुछ कच्चा लेकिन विश्वसनीय इंजन जो हर बार पहली बार काम करेगा?
इसे ध्यान में रखते हुए, अंतरिक्ष में आमतौर पर दो ईंधन का उपयोग किया जाता है। पहला है तरल हाइड्रोजन। यह हल्के होने और अच्छे विशिष्ट आवेग के मानदंड पर फिट बैठता है। इसे जलने के लिए तरल ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है। यह ऊपरी चरणों के लिए सबसे आम ईंधन है, जिसका उपयोग अधिकतर या पूरी तरह से अंतरिक्ष में किया जाता है।
दूसरा है हाइड्राज़ीन। इसे हाइपरगोलिक ईंधन के रूप में जाना जाता है, यह ऑक्सीडाइज़र और कई अन्य चीजों के संपर्क में आने पर जल जाएगा। सामान्य ऑक्सीडाइज़र नाइट्रोजन टेट्रोक्साइड है। यह आसान भंडारण (क्रायोजेनिक ईंधन के विपरीत इसे ठंडा रखने की आवश्यकता नहीं है और उबलता नहीं है), और सरल और विश्वसनीय इंजन (कोई प्रज्वलन नहीं, बस उन्हें मिलाएं और वे जल जाएं) के मानदंडों पर फिट बैठता है। इसका उपयोग युद्धाभ्यास के लिए किया जाता है, और यान के मुख्य इंजन के लिए भी किया जाता है जिसे अन्य ग्रहों की कक्षा में प्रवेश करने या उतरने की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए अपोलो सर्विस मॉड्यूल और लूनर मॉड्यूल)।
रॉकेट के लिए अन्य सामान्य तरल ईंधन आरपी1 है, जो परिष्कृत केरोसिन है। इसका उपयोग आमतौर पर पहले चरण में किया जाता है। यह बहुत उच्च ऊर्जा घनत्व है, बहुत अच्छा है जब आपको बहुत अधिक जोर की आवश्यकता होती है लेकिन दक्षता इतनी महत्वपूर्ण नहीं है। हालाँकि, RP1 इंजन वायुमंडलीय उड़ान के लिए हैं, अंतरिक्ष में उपयोग के लिए नहीं।
ऐसे ठोस ईंधन भी हैं जिनका उपयोग अंतरिक्ष में किया जा सकता है। ये सरल और विश्वसनीय होने के मामले में हाइड्राज़ीन की तरह हैं, लेकिन इन्हें केवल एक बार ही जलाया जा सकता है और एक बार जलाने के बाद इन्हें तब तक नियंत्रित नहीं किया जा सकता जब तक इनका ईंधन ख़त्म न हो जाए। उनका उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां केवल एक ही जोर की आवश्यकता होती है (हालांकि उन्हें कई फायरिंग प्रदान करने के लिए समूहीकृत किया जा सकता है), और सटीकता की तुलना में विश्वसनीयता और सरलता अधिक महत्वपूर्ण है। सबसे आम उपयोग चरणों या उपग्रहों को लॉन्चरों से अलग करना, उपग्रहों को उच्च कक्षाओं में बढ़ावा देना (कुछ रॉकेट ऊपरी चरण के लिए ठोस मोटर का उपयोग करते हैं), और डी-ऑर्बिटिंग होंगे।