Quando o peróxido de hidrogênio foi usado em foguetes?
O peróxido é aparentemente um propelente muito bom, mas não consigo encontrar nenhum exemplo dele sendo usado. Ele já foi usado e, se não, por que não foi? Quais são suas desvantagens?
Respostas
O peróxido de hidrogênio tem uma reputação (talvez não totalmente merecida) de ser perigoso de se trabalhar; ele se decompõe espontaneamente, liberando calor, e a taxa de decomposição aumenta com a temperatura, por isso é difícil de armazenar com segurança. Um antigo tópico de discussão da Usenet encontrado no Yarchive discute os perigos com mais detalhes.
É usado às vezes como um monopropelente (usando um leito de catalisador para ignição) para pequenos propulsores de controle de reação, principalmente no avião espacial X-15 e nos propulsores de controle do módulo de descida da espaçonave Soyuz.
Como o Organic Marble observa, ele também foi usado para acionar turbobombas nos primeiros foguetes bipropelentes bombeados, como o V-2 alemão e o Redstone dos EUA , e ainda é usado para isso no propulsor Soyuz.
Também tem sido usado como oxidante para foguetes bipropelentes maiores, como o Black Arrow de peróxido de querosene do Reino Unido .
O peróxido de querosene também foi proposto como uma combinação de propulsor para lançadores SSTO reutilizáveis ; embora não tenha um impulso específico de massa tão bom quanto o hidrogênio / LOX, o peróxido é relativamente denso, tornando-se um lançador menor com correspondentemente menos massa gasta em proteção térmica, e o impulso específico de massa inferior realmente tem uma vantagem em delta- v precisava alcançar a órbita.
A tecnologia de veículo de lançamento híbrido smallsat está sendo desenvolvida 100% em Taiwan 1 pelo Centro de Pesquisa de Foguetes Avançado junto com todos os algoritmos e eletrônicos de controle. O vídeo abaixo mostra um teste com quatro oxidantes de peróxido híbrido mais motores sólidos termoplásticos de borracha sendo vetorados e estrangulados para implementar pairar estável. Eu acho que o plano é incluir um motor híbrido muito maior no meio para testes em altitudes mais altas (> 100 km) em 2021 com o objetivo final de alcançar a órbita (potencialmente N2O + termoplástico) com esses fornecendo controle de atitude.
1 Sou fã há anos, mas sem afiliação.
Do primeiro vídeo abaixo ( observação: esta é uma tradução não técnica de um trecho de uma entrevista):
Repórter: O objetivo da equipe é criar um veículo de lançamento de satélite. Eles vão colocá-lo em órbita pelo menos 100 quilômetros acima da superfície da Terra, para realizar experimentos científicos.
Wu Tsung-hsin (Centro de Pesquisa Avançada de Foguetes) Fui para os EUA com essa coisa e seus olhos brilharam. Você pode fazer um foguete de propelente líquido, sem problemas, mas este é realmente o primeiro foguete de propelente híbrido do mundo.
Repórter: Wu Tsung-hsin, professor da Universidade Nacional de Chiao Tung, é conhecido pelos alunos como Tio Foguete. Com uma equipe de 15 pesquisadores profissionais e mais de 30 alunos de graduação e pós-graduação, ele espera fazer o primeiro foguete 100% taiwanês. Isso permitiria à nação lançar seus próprios satélites ao espaço, sem a ajuda de instituições estrangeiras.
Exemplo de um teste de aceleração de circuito fechado termoplástico 1200 N H2O2 + e re-ignição do motor
Exemplo de um teste de motor termoplástico N2O + 10 kN Isp 224 s (nível do mar)
Além da menção de Russel Borogove ao Black Arrow, posso acrescentar que os motores do Black Arrow eram da Bristol Siddeley Gamma , onde peróxido de hidrogênio 85% era usado não apenas como um oxidante (com uma relação oxidante / combustível de aproximadamente 8: 1) , mas também como um refrigerante de bico.
Conforme mencionado no artigo da Wikipedia, o peróxido já decomposto cataliticamente (e muito quente) era usado na câmara de combustão (então o oxigênio era realmente um oxidante, embora o peróxido frio seja quimicamente um oxidante em si).
A Armadillo Aerospace tentou usar peróxido de hidrogênio 90% e mais tarde mudou para peróxido de hidrogênio (concentração de 50% em água) e metanol como um monopropelente misto para seu veículo.
Minhas memórias de fãs da internet eram que, pelo menos com a solução de 90%, eles estavam tendo sérios problemas para obter uma queima consistente e tentaram muitas configurações de catalisador e injetor até que pararam de conseguir 90%. O blog e o site deles parecem ter desaparecido.
Mais uma adição à resposta de Russel Borogove: o peróxido de hidrogênio foi usado para o controle de atitude da cápsula de Mercúrio e o experimento AMU foi tentado no Gêmeos 9.
De acordo com "Development of Hydrogen Peroxide Monopropellant Rockets" (.pdf, 2006) por Angelo Cervone, Lucio Torre, Luca d'Agostino, Antony J. Musker, Graham T. Roberts, Cristina Bramanti e Giorgio Saccoccia:
Alta SpA (Itália) e DELTACAT Ltd. (Reino Unido) estão conduzindo um estudo, financiado pela Agência Espacial Europeia, para o desenvolvimento de propulsores monopropelentes de peróxido de hidrogêniousando leitos catalíticos avançados. O presente trabalho enfoca o projeto de dois propulsores de demonstração diferentes com classificações nominais de 5 N e 25 N. Requisitos e especificações de projeto são apresentados, seguidos pelos principais resultados de um estudo de conceito, que foi conduzido para definir as dimensões aproximadas necessárias. São fornecidos alguns detalhes sobre o design específico dos dois protótipos e a escolha dos componentes principais, com particular atenção aos sensores e transdutores a serem utilizados durante a experimentação. Diferentes configurações de leito catalítico, incluindo telas de prata pura e pellets revestidos com óxido de manganês ou platina, serão testadas nos propulsores de protótipo, a fim de encontrar o ideal para um maior desenvolvimento industrial. Uma bancada de teste dedicada, projetada e realizada pela Alta SpApara testes nos protótipos do propulsor, também é ilustrado.
E:
Os propelentes verdes de alta energia mais promissores, como ADN, HAN e HNF (Wucherer et al.1, Schoyer et al.2), são baseados em moléculas orgânicas complexas e compensam o grande peso molecular de seus produtos de decomposição com altas temperaturas operacionais de os gases de exaustão. Como consequência, é necessário o uso de materiais e processos de fabricação extremamente caros para a câmara de impulso e, ao mesmo tempo, a vida operacional dos leitos catalíticos é drasticamente reduzida.
O peróxido de hidrogênio , por outro lado, não sofre dessas desvantagens e, portanto, foi reconsiderado como um propelente verde promissor para aplicações de baixo e médio empuxo.