Rakéta
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A rakéta egy jármű, lövedék vagy repülőgép, - amely a sugárhajtás elvén - égési gázok kilövellésével a mozgatásához szükséges tolóerőt a környezettől függetlenül állítja elő. A rakétahajtóműveket is gyakran rakétaként emlegetjük.
Az összes rakétatípusban az égési gáz a hajtóanyagból termelődik, amelyet a rakéta magával visz. A rakéta meghajtása az égési gázok gyorsulásával jön létre (lásd Newton harmadik törvényét).
A rakéták egyik fontos típusa a hordozórakéta amelyet az űrkutatásban használják űreszközök elindítására.
A hadtudományban indítási illetve becsapódási hely szerint levegő, föld, víz típusúak lehetnek. A vietnami háború idején léteztek irányíthatatlan légi indítású rakéták, amelyek nukleáris fegyvert vihettek magukkal és amellyel más repülőgépeket támadhattak meg. Egy nagyobb rakétafegyver (pl. ICBM) használhat folyékony vagy szilárd hajtóanyagot és van a fedélzetén irányítórendszer.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Történet
Az első rakéták az ókori Kínában jelentek meg i.e. 300-ban, de lehetséges, hogy csak 1000 évvel később. Ekkor tűzijátékokra használták őket. A 12. században jelentek meg a rakéták, mint fegyverek.
A 20. században Robert Goddard építette meg az első folyékony hajtóanyagú rakétát. Már 1903-ban megjelent Konsztantyin Ciolkovszkij rakétákról szóló munkája (Исследование мировых пространств реактивными приборами, durván fordítva: A világűr kutatása rakétameghajtású eszközökkel). A rakétafejlesztéshez hozzájárult az erdélyi születésű Hermann Oberth is. 1923-ban egy könyve jelent meg Rakéta a planetáris térben (Die Rakete zu den Planetenräumen) címmel.
A XX. században először Németországban végeztek komoly rakétakísérleteket, a II. világháború idején, amelyekből megszületett a V-2. Ez a rakéta volt a mostani hordozórakéták őse.
[szerkesztés] A rakéták működése
Jelenleg rakéta az egyetlen olyan eszköz amivel tudományos laboratóriumokat, szállítóeszközöket tudunk az űrbe jutatni. A rakéta reaktív elven működik. Ezt az elvet Isaac Newton fogalmazta meg a mozgótestek kinetikájára vonatkozó III. axiómájában, eszerint két test egymásra hatásakor az erők mindig páronként lépnek fel, a hatóerővel ellentétesen egy vele ellentétes, de azonos nagyságú ún. reakcióerő lép fel. A jelenséget már Newton előtt is tapasztalták, pl. fegyvereknél érezhető a "visszarúgás". Az elv a következő: ha egy zárt tartályban nagy nyomású gáz van, amit egy nyíláson keresztül hagyunk kiáramlani, akkor a kiáramlás irányával ellentétes irányú ellenerő fogja mozgatni a tartályt. Természetesen ez az erő csekély, legalábbis ahhoz, hogy űrhajókat vagy műholdakat állítsunk vele pályára. A mozgató erőt az impulzus megváltozása adja, (természetesen a kiáramló gáz mozgásmennyiségére gondolunk) F = dI / dt (a képletet szintén Newton adta meg). Ezt az egyenletet integrálva a változó tömegű rakéta végsebességére (a rakéta tömege a gázkiáramlás miatt csökken) a
,
ún. Ciolkovszkij-egyenletet kapjuk. Ahol c: a gáz kiáramlási sebessége, az m0/m(t) a rakéta tömegaránya (kezdeti tömeg / végső tömeg), V(t) pedig a végsebessége. Ebben az esetben eltekintettünk a gravitációs hatástól, melyet beszámítva az egyenlet a

alakra hozható, ahol m a kiáramló gáz tömege. Tehát a rakéta sebessége függ a kiáramló gáz sebességétől. A cél tehát nagyobb kiáramlási sebesség elérése; láthattuk, hogy a hideg nagy nyomású gáz energiája kevés. Az anyagok elégetése során gyorsan keletkező gázok hőmérséklete, illetve zárt térben, a nyomása elég nagy lehet, tehát belsőenergiájuk is nagy, ezt kell mozgási energiává alakítani.
Ezt a feladatot (ti. a munkaközeg gyorsítását) az ún. rakétahajtóművek végzik. A rakétahajtómű egy különleges sugárhajtómű, mely környezetétől függetlenül működik, hiszen a működéshez szükséges hajtóanyagot és az égéshez szükséges oxidáló anyagot is maga a rakéta szállítja. Ezért működhet a rakéta hatékonyan a vákuumban vagy akár a víz alatt is. Aszerint, hogy a munkaközegként szolgáló gázt milyen módon gyorsítják fel megkülönböztetünk kémiai-, nukleáris- és elektromos hajtóműveket. Jelenleg kémiai rakétahajtóműveket használnak, az elektromos rakéták nem elterjedtek, az atom rakéták még csak kísérleti stádiumban vannak. A kémiai hajtóművek hagyományos tüzelőanyagok elégetéséből nyerik a magas hőmérsékletű gázokat, melyeket a fúvókán kivezetve gyorsítanak. A kémiai hajtóműveket a felhasznált tüzelőanyag halmazállapota szerint szilárd, folyékony vagy hibrid hajtóanyagúaknak nevezzük.
A mai hajtóanyagokkal illetve hajtóművekkel Kb. 3000 - 5000 m/sec kiáramlási sebességet lehet elérni, és ez az első kozmikus sebességhez kevés. A másik fontos tényező a tömegarány ugyanis a gyakorlatban nem nagyobb 10 nél, melynek természetes alapú logaritmusa 2,3. Ebből következik, hogy egyetlen egy rakétafokozattal nem tudunk jelenleg pályára állítani hasznos terhet (bár az USA-ban folytak kísérletek egyfokozatú rakétajárművel az ún. DC-X- el, több kevesebb sikerrel). A legjobb megoldás erre a lépcsőzés elve, azaz több rakéta kombinálása. Ha az első rakétafokozat kiég, akkor leválik a komplexumról és a második fokozat, a gyújtás után tovább gyorsítja az amúgy is könnyebbé vált rakétát. Néhány rakéta első fokozatára külön gyorsító rakétákat helyeztek el. Általában 3- 4 fokozatot alkalmaznak, de születtek valóságos rakéta óriások is, mint például az amerikai Saturn-5.
[szerkesztés] Lásd még
[szerkesztés] Külső hivatkozások, források
[szerkesztés] Magyar oldalak
- Uzonyi Zsolt:Rakéta
- SH atlasz Űrtan , Springer Hungarica Kiadó Kft. 1996


Based on work by