Wie rangieren Raketentreibstoffkombinationen in Bezug auf "Helligkeit"?

Während ein Booster auf dem Shuttle beim Start etwas mehr als den doppelten Schub der Shuttle-Triebwerke hatte, würde ich vermuten, dass er in der Größenordnung von tausendmal mehr sichtbarem Licht erzeugte. Tatsächlich könnte dies ein Beispiel für die hellsten und dunkelsten großen Raketentriebwerksabgase für schwere Starts auf Meereshöhe sein.

Gibt es Tabellen oder ungefähre Daten für die relative Helligkeit von großen Raketentriebwerken im sichtbaren Licht? Ich suche nicht nach IR oder UV oder irgendetwas von besonderem militärischem oder verteidigungstechnischem Interesse, sondern nur nach den gewöhnlichen kommerziellen und zivilen Raketen, denen die Leute beim Start zusehen können.

Was mich ursprünglich zum Nachdenken brachte, war, dass diese Frage innerhalb von 2 Stunden als Duplikat dieser Frage markiert wurde , anscheinend mit der Idee, dass jeder alte Raketenstart in etwa der gleichen Entfernung, vielleicht etwa 100 km entfernt, zu sehen ist.

Ich habe mich ursprünglich gefragt, ob es wirklich eine "Standard-Raketenhelligkeit" gibt oder ob einige heute verwendete Raketen immer noch viel heller oder dunkler sind als andere, aber wie @RussellBorogove in Kommentaren darauf hinweist, beinhalten eine große Anzahl von Starts Festbrennstoff-Booster, die dazu neigen sehr hell.

Daher möchte ich diese Frage zur Helligkeit auf der Grundlage individueller Treibmittelkombinationen stellen, nicht der Gesamtstarthelligkeit.

Meine Vermutung ist, dass die Helligkeiten für einen großen Motor auf Meereshöhe wie folgt rangieren:

SRB > RP-1/LOX > UDMH/N2O4 > LCH4/LOX > LH2/LOX

Liege ich falsch?

unten: Space Shuttle Discovery von hier . Scrollen Sie aaaaaaa ganz nach unten , um eine bessere Schätzung der Gesamthelligkeit zu erhalten. Beachten Sie, dass die Wasserstoff-/Sauerstoffflammen so schwach sind, dass Sie immer noch direkt durch die Flammen sehen können.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Nach meiner Vermutung habe ich die Reihenfolge der Treibmittelkombinationen teilweise basierend auf dem gewählt, was ich hier in SXSE auf Bildern gesehen habe, und auf der Idee, dass Feststoffe und langkettige Kohlenstoffe mehr Potenzial haben, Ruß zu erzeugen, der glüht, und H2 / O2 ist fast unsichtbar.
Vergessen Sie nicht den Beitrag von Rauch zur Sichtbarkeit centripetalnotion.com/images/shuttleshadow.jpg
Ihre Prämisse, dass H2 / O2-Flammen "schwach" sind, ist möglicherweise fehlerhaft. Schauen Sie sich hier die Sichtbarkeitsprognosen für ein Shuttle der 2. Stufe an. google.com/… "Nachdem die Feststoffraketen-Booster abgeworfen wurden, wird die Discovery sichtbar sein ... aufgrund des Lichts, das von ihren drei Haupttriebwerken ausgeht. ... die Helligkeit sollte mindestens der Größe -2 entsprechen."
@OrganicMarble "dim" ist ein subjektives Wort. Es ist ein Vergleich, aber in keiner Weise eine Prämisse zu meiner Frage. In diesem Fall habe ich im offensichtlich direkten Vergleich zum SRB-Auspuff "so dunkel, dass man durch sie hindurchsehen kann" gesagt. Sogar eine grüne 100-mA-LED bei ~20 km hat eine Stärke von +0 !
Erwähnenswert ist, dass fast alle aktuellen Mittel- und Schwerlastraketen eine Kerosin- oder feste (dh hellgelbe Wolke) Erststufen- oder Booster-Komponente haben. Sogar die große Ausnahme, Delta IV Heavy, verwendet eine ablative Düse, die ein wenig Kohlenstoffglühen zu ihrer Wasserstoff-Sauerstoff-Abgasfahne beiträgt.
@RussellBorogove du hast recht. Das scheint zumindest derzeit der Fall zu sein - Booster sind so verdammt praktisch und Festbrennstoffe so vorhersehbar, und es ist noch etwas zu früh, um große LCH4/LOX-Motoren abheben zu sehen. Ich werde die Frage ändern, um zu verdeutlichen, dass der Schwerpunkt auf dem Unterschied zwischen Treibmittel- / Motortypen und nicht auf vollständigen Trägerraketen liegt. Ich frage mich; Haben Ariane 5 oder Delta IV jemals Nutzlasten ohne Booster gestartet? Ich hatte nicht bemerkt, dass es nur eine Handvoll Starts von Delta IV Heavy gab.
Ich bin mir ziemlich sicher, dass es genaue, detaillierte Papiere gibt, die die Helligkeit aller verfügbaren Treibmittel und Startsysteme sehr detailliert auflisten. Ich bin mir auch ziemlich sicher, dass sie klassifiziert sind.
In den Jahren 2003 und 2006 gab es drei Boosterlose Delta-IV-Medium-Starts, vor der Aufrüstung des RS-68A-Triebwerks, der militärischen Kommunikations- und Wettersatelliten-Missionen. Ich denke, dass diese Konfiguration wenig verwendet wird, weil sie für Starts mit kleiner Nutzlast weniger kosteneffektiv ist als Atlas V. Die Ariane 5 kann ohne Booster nicht von der Startrampe abheben – das Kerntriebwerk hat 1015 kN, das Bruttogewicht beim Start etwa das 1,7-fache.
@RussellBorogove Ich verstehe, was du meinst - das Delta IV M+(5,4) in diesem Bild des nächtlichen WSG-9-Starts von hier aus zeigt deutlich die beiden hellen Abgasfahnen der SRB-Paare auf beiden Seiten ( Abb. 1-2 in PDF ) und ein dunkler Fleck in der Mitte, wo sich die Haupttriebwerksfahne befindet; kann auch in diesem M+(4,2)-Start von 2006 gesehen werden .
Peroxid/Paraffin ist auch ziemlich schwach: i.redditmedia.com/…
@JCRM hmm ... das ist ein cooles Foto; Schwarzer Pfeil richtig? Ich bin fasziniert, weil ich gerade diesen Kommentar geschrieben habe und dies so aussieht, als wäre es ein Gegenbeispiel. Eine Kerze und ein Raketentriebwerk sind jedoch nicht dasselbe. Ich habe RP-1/H2O2 in der Frage nicht einmal berücksichtigt. Könnten Sie in Betracht ziehen, das Foto und eine Beschreibung als "ergänzende" Antwort zu veröffentlichen und darauf hinzuweisen, dass nicht alle RP-1-Fahnen hell und rußig sind?

Antworten (1)

Die unterschiedliche Helligkeit wird durch den Kraftstoff verursacht. Die Flüssigtreibstoffraketen verbrennen Wasserstoff mit Sauerstoff, beides sind Gase und das Reaktionsprodukt ist heißer Wasserdampf, ebenfalls ein Gas. Reine Gasflammen geben aber nur sehr wenig Licht ab, deshalb werden für Camping-Gaslaternen Gashütchen verwendet. Das heiße feste Netz emittiert viel mehr Licht als das heiße Gas, das das Netz erhitzt.

Die Festbrennstoff-Booster enthalten Aluminiumpulver und ein Oxidationsmittel. Aluminium und Magnesium brennen bekanntermaßen sehr hell.

Der Grund ist das Kirchhoffsche Wärmestrahlungsgesetz ; der Emissionsgrad für sichtbares Licht ist bei Feststoffen viel größer als bei Gasen.

LOX/RP-1 brennt auch ziemlich hell, obwohl es kein Metall gibt. Irgendeine Idee warum?
@uhoh: Kohlenstoff aus unvollständiger Verbrennung, würde ich vermuten, im Grunde das gleiche wie in einer Kerzenflamme .
Beantwortet die Frage "Warum sind einige Raketenauspuffe heller?" statt der gefragten.
Kohlenstoff, ja – die meisten Motoren laufen kraftstoffreich.
Verschiedene Kohlenwasserstoffe brennen mit mehr oder weniger Helligkeit. Reiner Alkohol brennt mit blauer Flamme und geringer Helligkeit. Aber Acetylen brennt mit einer weißen Flamme mit viel Helligkeit, es wurde und wird immer noch zum Anzünden verwendet. Methan verbrennt mit blauer Flamme.
Da Kerosin ein großes Molekül mit langen Kohlenstoffketten ist, und wie RussellBorogove darauf hinweist, dass die Motoren möglicherweise kraftstoffreich sind, gibt es wahrscheinlich viel Ruß, und es sind wahrscheinlich die festen Rußpartikel, die durch Wärmestrahlung glühen. Dieselbe genaue Situation für den Wachsdampf, der in einer Kerzenflamme brennt (Wachs und Kerosin sind ähnlich), wo es die heißen, glühenden Rußpartikel sind, die das Licht erzeugen, nicht einzelne Moleküle.
H2O2/RP-1 (wie in Black Arrow verwendet) schafft eine vollständigere Verbrennung, sodass seine fast rußfreie Flamme weniger hell ist.
Acetylen ist ein kleines Molekül mit einer kurzen Kohlenstoffkette aus nur zwei Atomen, aber es brennt hell an der Luft, wenn es in Karbidlampen verwendet wird . Beim Verbrennen mit Sauerstoff zum Schweißen ist die Helligkeit viel geringer.
Obwohl es sich um ein kleines Molekül handelt, verbrennt Acetylen mit einer ziemlich rußigen Flamme, sodass winzige Partikel aus sehr heißem Kohlenstoff vorhanden sind, die effizient Licht abstrahlen.
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