¿Son los cohetes de gasolina un mal medio anticuado de viaje espacial?

No, por eso nadie ha usado seriamente cohetes de gasolina durante muchos años. Las impurezas en la gasolina tienden a estropear los motores de cohetes.

Ahora, el queroseno , por otro lado, en particular el RP-1 y una especificación equivalente utilizada por los soviéticos, es popular porque tiene una alta densidad y puede almacenarse a temperatura ambiente, lo que significa tanques de combustible más pequeños con menos aislamiento (lo que reduce el consumo del vehículo). peso vacío) y la reducción de los costos generales de manejo de combustible; sin embargo, aún tiene que lidiar con el oxígeno líquido.

Las combinaciones de combustible hipergólico, como la monometilhidrazina y el tetróxido de dinitrógeno, tienen la ventaja de que tanto el combustible como el oxidante pueden almacenarse a temperatura ambiente durante largos períodos, lo que los hizo muy populares para los primeros ICBM y los vehículos de lanzamiento derivados de ICBM, como el Titan y El protón. El principal inconveniente es que también son horriblemente tóxicos, por lo que en su mayoría se han eliminado como la principal propulsión para vehículos de lanzamiento y misiles (los nuevos ICBM tienden a ser de combustible sólido). Sin embargo, siguen siendo casi omnipresentes para los propulsores en cualquier cosa que necesite pasar largos períodos de tiempo en el espacio porque otras combinaciones de combustible eventualmente se evaporarán. Los monopropelentes como la hidrazina, que se puede hacer para producir gas muy caliente con una reacción de descomposición mediante el uso de un catalizador, tienen características muy similares. Son un poco menos eficientes, pero simplifican las tuberías.

El hidrógeno y el oxígeno son la combinación de combustible químico más eficiente, aparte de algunas combinaciones que nunca se usan porque involucran sustancias que son absurdamente peligrosas y difíciles de trabajar, como el flúor y el litio fundido. Sin embargo, el hidrógeno líquido tiene una densidad muy baja y debe mantenerse extremadamente frío, lo que da como resultado tanques de combustible y aislamiento muy voluminosos y pesados.

Ahora, al primer conjunto de combustibles que describiste. No. Antes que nada, imagina por un momento tratando de poner una hamburguesa doble con queso a través de una turbina. En segundo lugar, para un cohete, la eficiencia del combustible se basa en la velocidad de escape, no en la densidad de energía, y la velocidad de escape depende del peso molecular de los productos de combustión. Por ejemplo, los cohetes de hidrógeno-oxígeno suelen funcionar con un poco de combustible, a pesar de que proporciona menos energía, porque las moléculas de hidrógeno son mucho más livianas que las moléculas de agua y aumentan la velocidad promedio de escape.

Baterías y supercondensadores? Lo sentimos, todos estos todavía tienen una densidad de energía mucho más baja que los combustibles químicos. Los cohetes eléctricos, como los accionamientos de iones, pueden alcanzar una eficiencia mucho mayor que los cohetes químicos, y se están volviendo más populares para los satélites y las sondas como reemplazo de los monopropelentes, pero producen muy poco empuje, por lo que no son utilizables para vehículos de lanzamiento, que tener que vencer la gravedad de la Tierra.

¿Nuclear? Esto es complicado. Un cohete nuclear térmico, que utiliza un reactor nuclear para calentar un propulsor a temperaturas extremadamente altas, es un sistema de propulsión viable y puede alcanzar hasta el doble de eficiencia que un cohete de hidrógeno-oxígeno. El problema es que los reactores nucleares y el blindaje asociado son muy pesados, y ya sea que las personas se preocupen o no de que un cohete propulsado por energía nuclear explote y llueva desechos radiactivos en el mundo, los cohetes nucleares se usan mejor cuando ya está en órbita. … pero funcionan mejor con hidrógeno líquido, que tiene los problemas de ebullición que mencioné. Básicamente, son un dolor costoso en el culo.

¿Antimateria? Bueno, ya que solo hemos logrado crear algunos átomos a la vez, sería bastante difícil hacer lo suficiente como para ponerlo en un tanque de combustible. Tampoco estamos muy seguros de cómo convertir las partículas de alta energía creadas por la aniquilación de materia / antimateria, como los rayos gamma, en empuje utilizable y no en vaporizar todo el vehículo y / o matar a todos a bordo.

Primero, ¿quién crees que está usando la gasolina como combustible para un cohete en estos días?

A continuación, la gasolina tiene una densidad energética de aproximadamente 42,4 MJ / kg. Creo que encontrará que esto es significativamente más alto que el de … bueno, casi cualquiera de los “combustibles” alternativos que mencionó anteriormente, hasta que entre en el ámbito de la energía nuclear y demás.

Sí y no, ya que depende de lo que entiendas por viaje espacial

Los cohetes de hidrocarburos / oxígeno son muy buenos para las etapas más bajas y operan para llegar desde el suelo al espacio. La mayoría de los cohetes más importantes (series Atlas, series Falcon, series Soyuz y Proton …), en uso hoy en día, usan queroseno y oxígeno líquido como primera etapa. Eso solo debería decirle que es tecnología actual y no obsoleta.

El hidrógeno / oxígeno es mejor una vez que estás en el espacio. El único sistema importante para usarlo en una primera etapa es la serie europea Ariane.

Ambos sistemas CH / LOX y H2 / LOX son bien conocidos y son tecnología madura. Funcionan de manera bastante confiable.

“Incluso una hamburguesa doble con queso, pasta alfredo, fideos ramen, chocolate con leche, filete mignon, hogaza de pan blanco o carne de deli en rodajas tiene más energía para su peso [sic]”.

¿De dónde sacaste tus figuras? Esta afirmación es simplemente falsa.

El combustible de gasolina quedó obsoleto en los primeros años de desarrollo de cohetes. von Braun en la década de 1930, entre otros, se dio cuenta de que un combustible de oxígeno líquido sería mucho más eficiente.

No estoy seguro de que la gasolina tenga una densidad de energía más baja que sus alternativas. La otra cuestión de las alternativas son los medios para proporcionar propulsión. La energía nuclear está muy bien, pero es la propulsión la que lo despega.