Raketmotorer och rymdfart
En modern rymdfarkost består av 90% bränsle för att kunna lämna jorden. Detta är en av de största problemen för att kunna flytta stora massor. Men lösningar finns.
Transkription72 repliker · 5:05
Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.
Klicka på en replik för att höra den.
Star Wars är all ära, men modern rymdfart är ändå en vetenskap.
Hur går det egentligen vetenskapligt sett till när en rymdraket tar sig någonstans?
Ja, det är egentligen en praktisk tillämpning av Newtons lagar.
Varje kraft har en motkraft och en kropp som man sätter i rörelse och som inte påverkas några andra krafter fortsätter åt samma håll.
En raket fungerar genom att den sprutar ut någonting, reaktionsmassa, vanligtvis då avgaser, med en hög hastighet bakåt.
Och det här gör att man får en kraft framåt. Raketen rör sig då framme länges.
Hur började det egentligen med raketer?
Ja, det är ju klassiskt att ta upp kineserna då som startade med fyrverkeripjäser med tidig tillämpning av krutet.
Men det fick ju sin verkliga fart just med idén att man ska ta sig ut i rymden med raketer med ryssen Tsiolkovsky i slutet av 1800-talet som då spekulerade om mänsklighetens framtid i rymden.
Sen gick det ju vidare då till exempel med tyskarna och Werner von Braun känd både för sin V2-raket och sin senare arbete då hos amerikaner.
Utvecklade den första raket som då hade vätska som bränsle som började komma så pass högt upp som man kunde nå omloppsbanan.
Kemiska raketer alltså.
Ja, för problemet är ju att man måste ju på något sätt skicka iväg de här avgaserna eller reaktionsmassan med höghastighet.
Ett enkelt sätt är att få något som utvidgar sig och därmed sprutar bakåt.
Till exempel krut som brinner eller att man låter syre och väte reagera.
Rymdskytten fungerar ju i princip på samma sätt.
Den har hjälpmotorer som innehåller ett fast bränsle, inte krut utan mer avancerade blandningar.
Och huvudmotorerna använder flytande bränsle, i det här fallet flytande syre och flytande väte.
Men varför är då raketer så stora?
Ja, en raket måste ju lyfta inte bara då sin besättning och eventuella satelliter utan också det bränsle som behövs på en högre höjd.
Vilket gör då att för att komma någon vart så måste man ha mer bränsle.
Detta väger mer så man behöver extra bränsle för att lyfta även det här.
Men är då den kemibaserade raketen den mesta typen? Eller finns det mer effektiva typer?
Ja, man kan ju försöka göra mer energirika kemiska reaktioner.
Men det är svårt. Syre och väte är bland de mest reaktiva ämnen man kan blanda.
Man kan försöka med flår, men det är så svårt att hantera.
Därför har man tittat på möjlighet att använda kärnreaktioner för att få energi i raketer.
Jaha, men är inte det väldigt kontroversiellt?
Ja, i dagens läge är det väl lite kontroversiellt.
Men man har ju alltså studerat olika metoder.
Och i princip för bruk ute i själva rymden så är det ju ingen miljöfara.
Problemet är att använda min atmosfär.
Men där är de kanske inte ens speciellt lämpade.
Men hur går det då till?
Ja, en enkel variant.
Det är baserat på att man låter till exempel flytande väte strömma genom en reaktor här.
Där man har helt enkelt stavar av uran, täckta av grafit och iridium,
som hettar upp det till några tusen grader.
Detta gör att det strömmar bakåt med hög hastighet.
Och hur mycket mer effektivt än den mest effektiva kemiraketen är detta?
Man kan säga att det är väl ungefär 5-6 gånger effektivare.
Problemet är att man skulle kunna få det ännu effektivt om man kunde göra en hetare reaktor.
Men en hetare reaktor, då börjar uranet smälta.
Jaha, en del forskare menar att man skulle kunna använda det ändå.
Det har skissats en del ganska vilda idéer med reaktorer för rymdbruk,
där man utnyttjar tyngdlösheten för att faktiskt ha en reaktor av smält eller rent av förgasat uran.
Men är då en kärnreaktor den absolut bästa, eller finns det fler teorier?
Jo, man kan ju till exempel tänka sig att utnyttja antimateria.
Man har ju tillverkat små mängder antimateria idag.
En antimateria reaktion omvandlar materia till energi med hög effektivitet.
Men det är så svårt att sluta in i det.
Sen har man studerat jonmotorer.
Där använder man elektriska fält för att skicka iväg elektriskt laddade partiklar med enormt hög hastighet.
Och effektiviteten ökade mycket.
Men det finns ett litet problem.
Problemet är ju nämligen att det blir ganska lite kraft.
Så att man får hålla på att accelerera väldigt länge.
De är bränslesnåla, man kan accelerera under lång tid och nå höga hastigheter.
Men det tar lång tid att komma upp i hastigheten.
Solsegel då?
Ja, där kommer vi fram till faktiskt den teoretiskt bästa tänkbara raketen.
För om någonting sprutar ut baktill med ljusets hastighet, nämligen ljus.
Snabbare än så går det inte.
Att reflektera solens ljus eller en laser man har till exempel på marken är den effektivaste tänkbara formen.
Det är svårt att få en riktigt stor kraft.
Det tar lång tid att komma upp till max hastigheten.
Men det kommer förmodligen att vara en billig och effektiv metod i framtiden.
Vart ligger forskningen på solsegel idag?
Ja, man börjar ju skicka upp prototyper.
Man vet i princip hur det kan göras.
Utmaningen gör att tunna material som reflekterar bra.
Men framtiden ser ljus ut.