Was war das Ergebnis der Treibmittelvorhersagen im letzten Kapitel von "Ignition!"?

In John D. Clarkes Ignition! (1972) verbringt der Autor das letzte Kapitel damit, Vorhersagen über die Zukunft flüssiger Raketentreibstoffe zu treffen. Ich fand diese sehr interessant, aber mir ist klar, dass das Buch Jahrzehnte alt ist. Wie ist nun der Stand dieser Vorhersagen, basierend auf zeitgenössischen Werken?

  • Chemische Raketen haben nie mehr als 600 Sekunden spezifischen Impuls.
  • Das Speichern freier Radikale im Treibmittel, um diese Grenze zu überwinden, ist unpraktisch.
  • Raketen mit einer Reichweite von ~500 km werden Chlorpentafluorid und ein Hydrazinderivat verwenden.
  • Monotreibstoffe, Gele und Aufschlämmungen werden nicht im Hauptantrieb verwendet.
  • Langstreckenraketen werden auf absehbare Zeit N2O4 und Hydrazin verwenden.
  • Weltraum-Booster der ersten Stufe werden flüssigen Sauerstoff und RP-1 verwenden, selbst bei wiederverwendbaren Boostern.
  • Booster der oberen Stufe werden J-2 Wasserstoff-Sauerstoff verwenden. Die Endstufe kann Fluorwasserstoff oder Lithium-Fluorwasserstoff verwenden.
  • Nach diesem Punkt müssen Atomraketen ins Spiel kommen.
  • Mondlander und andere außerirdische Module werden N2O4 und Hydrazin verwenden.
  • Weltraumsonden werden Methan, Ethan und Diboran, möglicherweise Propan, mit OF2, ONF3 oder NO2F als Oxidationsmittel verwenden. Perchlorylfluorid (ClO3F) wird für Jupiter nützlich sein.
  • Wasserstoffperoxid wird als Monotreibstoff verwendet, jedoch nicht als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb.
Ich denke, es ist interessant, dass dieses Buch von 1972 ist.

Antworten (1)

Chemische Raketen haben nie mehr als 600 Sekunden spezifischen Impuls. Das Speichern freier Radikale im Treibmittel, um diese Grenze zu überwinden, ist unpraktisch.

Bestätigt. Im Einsatz befindliche Chemieraketen erreichen eine Spitzenzeit von 450 bis 460 Sekunden, mit einem nachgewiesenen Teststandrekord von 542 Sekunden.

Raketen mit einer Reichweite von ~500 km werden Chlorpentafluorid und ein Hydrazinderivat verwenden.

Soweit ich weiß, verwenden die meisten Raketen in diesem Bereich Hydrazinderivate mit NTO (N2O4) oder MON-Oxidationsmittel oder werden mit festen Brennstoffen betrieben. Chlor- und Fluorverbindungen sind nicht weit verbreitet.

Ich weiß nicht, warum Clark dachte, irgendjemand würde ClF5/Hydrazin verwenden; Sein spezifischer Impuls ist vergleichbar mit Kerosin/LOX und seine Schüttdichte ist ziemlich gut, aber es ist pingelig und gefährlich. Er geht detailliert auf die Gefahren des ähnlichen ClF3 ein und stellt fest, dass Chemiker und Ingenieure sehr unterschiedliche Einstellungen zu diesen Dingen haben.

Monotreibstoffe, Gele und Aufschlämmungen werden nicht im Hauptantrieb verwendet.

Richtig.

Langstreckenraketen werden auf absehbare Zeit N2O4 und Hydrazin verwenden.

Die USA mögen Feststoffe in Interkontinentalraketen wegen ihrer relativen Sicherheit. Russland verwendete früher UDMH/N2O4-Interkontinentalraketen mit Flüssigbrennstoff, scheint aber heutzutage auch Feststoffe zu bevorzugen.

Weltraum-Booster der ersten Stufe werden flüssigen Sauerstoff und RP-1 verwenden, selbst bei wiederverwendbaren Boostern.

Wieder mit Blick auf Feststoffe, die kostengünstiger sind.

Booster der oberen Stufe werden J-2 Wasserstoff-Sauerstoff verwenden. Die Endstufe kann Fluorwasserstoff oder Lithium-Fluorwasserstoff verwenden.

Fluor ist einfach zu unsicher, um seinen kleinen spezifischen Impulsvorteil wert zu sein. Oberstufen verwenden im Allgemeinen Wasserstoff.

Nach diesem Punkt müssen Atomraketen ins Spiel kommen.

Politisch derzeit nicht machbar.

Mondlander und andere außerirdische Module werden N2O4 und Hydrazin verwenden.

Ja.

Weltraumsonden werden Methan, Ethan und Diboran, möglicherweise Propan, mit OF2, ONF3 oder NO2F als Oxidationsmittel verwenden. Perchlorylfluorid (ClO3F) wird für Jupiter nützlich sein.

Auch hier wurde Fluor abgelehnt. Weltraumsonden verwenden Hydrazin / NTO oder elektrische Antriebe wie Ionentriebwerke (wodurch eine Größenordnung an spezifischem Impuls anstelle der durch Fluor möglichen geringfügigen Erhöhung zum Preis eines sehr geringen Schubs erreicht wird, der für bestimmte interplanetare Missionen akzeptabel ist).

Wasserstoffperoxid wird als Monotreibstoff verwendet, jedoch nicht als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb.

WAHR.

Insgesamt ist es eine anständige Prognosebilanz, die die Toleranz der Industrie gegenüber sehr gefährlichen Treibmitteln größtenteils überschätzt. Feststoffe verdrängten teilweise effizientere flüssige Hypergolika, und Fluor verdrängte LOX nie, aufgrund einer Kombination aus zusammenhängenden Sicherheits-, Umwelt- und Kostenbedenken.

Guter Punkt auf den Feststoffen. Der Autor gibt zu, dass er ein Spezialist für Flüssigkeiten ist, und das hat ihn wahrscheinlich etwas beeinflusst.
Es scheint, dass der Hauptfehler darin bestand, den Elektroantrieb und seinen bemerkenswerten Platz im Gebiet der „Endphase“ nicht vorherzusagen.
Ionentriebwerke wurden bereits 1964 im Weltraumeinsatz demonstriert, mit Tausenden von Betriebsstunden im Jahr 1970, aber ich denke, dass Clark, der Feststoffe übersah, angesichts des Erfolgs des Titan IIIC ab 1966 überraschender war.
Nachdem ich den Text überflogen habe, sehe ich, dass er den Ionenantrieb erwähnte und behauptete, er sei nicht qualifiziert, ihn im Detail zu diskutieren. Er sagt auch, dass seine Vorhersagen für den Bereich der Flüssigtreibstoffe gelten.
Bei Ionentriebwerken mag der Schub sehr gering sein, aber er ist kontinuierlich.
In Bezug auf Weltraumsonden erinnere ich mich, gelesen zu haben, dass es einfach nicht so viele davon gibt und die Betreiber die Zuverlässigkeit eines bekannten Triebwerkstyps der Entwicklung eines neuen Triebwerkstyps vorziehen. Vielleicht wäre die Situation anders gewesen, wenn es viel mehr Weltraumsonden gegeben hätte. Aber 1972 waren die Erwartungen wahrscheinlich immer noch auf ein viel ehrgeizigeres Weltraumprogramm gerichtet, als es uns die Geschichte gegeben hat.
Ja, ich habe neulich festgestellt, dass Cassinis Haupttriebwerke in Wirklichkeit modernisierte Versionen der Triebwerke zur Lageregelung sind, die bei Apollo verwendet werden.
"Fluor ist einfach zu unsicher, um seinen kleinen spezifischen Impulsvorteil wert zu sein." Etwas überraschend, da LOX auch ziemlich fies ist...
„Ich weiß nicht, warum Clark dachte, dass jemand ClF5/Hydrazin verwenden würde; sein spezifischer Impuls ist vergleichbar mit Kerosin/LOX und seine Schüttdichte ist ziemlich gut, aber es ist pingelig und gefährlich. Er geht detailliert auf die Gefahren des ähnlichen ClF3 ein , und stellt fest, dass Chemiker und Ingenieure sehr unterschiedliche Einstellungen zu diesen Dingen haben." Man tut gut daran, sich daran zu erinnern, dass dies dieselbe Industrie ist, die jahrzehntelang routinemäßig rauchende Salpetersäure (im Allgemeinen mit HF zum Korrosionsschutz versetzt) ​​als bevorzugtes Oxidationsmittel verwendet hat ...
Überraschenderweise ist es möglich, mit Detonationsraketen einen spezifischen Impuls von über 600 s zu erreichen, aber diese werden nicht vor mindestens einigen Jahrzehnten auf den Markt kommen.
"größtenteils die Toleranz der Industrie für sehr gefährliche Treibmittel überschätzen" - ja, er glaubte anscheinend, dass sie seine Toleranz für das Zeug haben würden!
ClF3 wird in der Halbleiterindustrie toleriert, aber das ist etwas, wo kleine Mengen verwendet werden und Tanks aus 25 mm dickem Nickelstahl bestehen können. Das und diese Erforschung der äußeren Planeten schien weniger als ehrgeizig zu sein, mit nicht allzu vielen Manövern für Raumfahrzeuge und vielen Vorbeiflügen. Ich für meinen Teil bedauere den offensichtlichen Abgang der Atomrakete sehr.
@ Sean Sie haben Recht, dass beide böse sind, aber LOX hat den Vorteil, nur vorübergehend böse zu sein. Es ist in vielerlei Hinsicht selbstreinigend (potenziell destruktiv). Auf der anderen Seite können Fluorverbindungen langfristig unangenehm sein und potenziell teure Reinigungsanstrengungen mit sich bringen. Stimme voll und ganz zu, dass beide ein hohes Maß an Respekt verlangen.
Um fair zu sein, waren die größten Fortschritte bei Weltraumsonden in der Miniaturisierung in einem Ausmaß, das 1972, dem Beginn der Revolution der integrierten Schaltkreise, schwer vorherzusagen gewesen wäre. Das machte es möglich, einen Ionenantrieb mit ultrahohem Wirkungsgrad und ultraniedrigem Schub zu verwenden. Und wie Russell oben betonte, ist dies nicht wirklich ein Fehler, da John Clark klarstellt, dass er nur über chemische Raketen spricht.
"Wasserstoffperoxid ... nicht als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb." Wieso den?
Antwort hier gefunden - HTP als Oxidationsmittel für den Hauptantrieb: space.stackexchange.com/questions/41219/…
Was war das Ergebnis der Treibmittelvorhersagen im letzten Kapitel von "Ignition!"?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v