Kimyasal yakıtla hareket eden roket motorlarında kullanılan katı ya da sıvı (örneğin çok tehlikeli olan hidrazin) bir yakıtın moleküleri arasında bulunan bağlarında depolanmış potansiyel enerji, yakıt yandığı zaman kinetik enerjiye dönüşür. Açığa çıkan yüksek sıcaklıkta basınçlı gazlar bir lüle yardımı ile genişletilip egzoz gazı olarak roketten dışarı atılır. Etki ve tepki ilkesine göre bu durumda belli bir değerde itki kuvveti elde edilir. Kimyasal roket motorları ile oldukça yüksek mertebelerde, KiloNewton biriminde, bir itki elde edilebilir. Yakıtın molekül yapısı sonlu bir potansiyel enerji değerine sahip olması ve yanma odası duvarlarının dayanabileceği sıcaklığın düzeyinin sınırlı olması yanma süreci ile oluşacak egzoz hızı (~4 km/s) da sınırlı olmaktadır. Kimyasal roket motorları bu sebeple daha çok yakıt ihtiyacı duyar. Örneğin bir uzay aracının ya da roketin alçak Dünya yörüngesinden Mars gezegenine seyahat edebilmesi için hızında meydana gelmesi gereken değişim miktarı (delta-v) ortalama 4,5 km/s’dir.
Roket denklemine göre eğer kimyasal bir yakıt kullanılır ise uzay aracının kütlesinin üçte ikilik kısmının yakıt olması gerekir. Daha uzakta olan gezegenler için planlanan görevlerde (35-70 km/s delta-v) ise yakıt oranı kütlesel olarak yüzde 99,9’un üzerinde bir değere çıkıyor ve uzay aracına konulacak donanım ve düğer yüklere hiç yer kalmadığı için kimyasal yakıtlı roketlerin kullanımı pek mümkün olmuyor. Elektrikli olan iticilerde ise egzozdan çıkan gazın hızı bir güç kaynağının plazmaya uyguladığı voltaj değerine bağlıdır ve bu da teorik olarak sınırsız bir değerdir. Ancak uygulamaya geçildiğinde uzay aracının sahip olduğu sınırlı elektriksel güç kaynağı sebebi ile elektrikli iticiler oldukça düşük seviyede Mili-Newton biriminde (ancak bir bozuk parayı havaya kaldıracak kadar) kuvvet üretir. Yerçekimli alandan kurtulmak büyük miktarda itki kuvveti gerektirdiği için bir uyduyu uzaya fırlatma amacı ile kullanılamazlar. Fakat uzay gibi vakumlu olan ortamlarda çalışmaya uygundurlar. Kimyasal yakıtlı roket motorlarının harekete hazırlanmaları dakikalarla ölçülürken, elektrikli olan iticiler düşük seviyedeki kuvveti telafi etmek için çok daha uzun zaman, binlerce saat, çalıştırılır. Kimyasal yakıtlı roket motorlarına kıyaslandığı zaman yavaş fakat sürekli itki sağladıkları için sonunda aynı yakıtla uzay aracını daha çok hızlandırabilirler. Böylece bir uzay aracı aynı miktarda yakıt ya da daha az yakıtla çok daha uzak yerlere gidebilmektedir.

Kaynakça:
Tübitak

Yazar: Taner Tunç

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here