Concetti Chiave
- La propulsione a razzo è l'unica tecnologia adatta per operare nell'alta atmosfera e nello spazio, poiché non richiede ossigeno atmosferico per il funzionamento.
- I motori a razzo funzionano per reazione, espellendo masse gassose, e necessitano di un ossidante a bordo oltre al combustibile.
- I razzi chimici utilizzano idrogeno e ossigeno come propellenti, con temperature di combustione che raggiungono i 3000 gradi, molto superiori a quelle dei turbogetti.
- I missili, che utilizzano motori a razzo, sono progettati con una configurazione fusiforme per ridurre la resistenza dell'aria e migliorare la penetrazione atmosferica.
- Un missile è composto da tre elementi principali: il sistema propulsivo, la struttura esterna e il sistema di guida e controllo per mantenere la traiettoria.
La propulsione a razzo
Qual è la sfida dell'alta atmosfera?
E' noto che nell'alta atmosfera l'aria è molto rarefatta e anche l'ossigeno non è quasi più presente; oltre l'atmosfera, vi è soltanto il vuoto. Puoi quindi facilmente intuire che lassù i motori degli aerei ad elica e dei turbogetti non possono funzionare perchè, in mancanza di ossigeno, il combustibile non brucia. L'unico motore idoneo alla propulsione anche nell'alta atmosfera e negli spazi interplanetari è il motore a razzo.
Funzionamento del motore a razzo
Il motore a razzo o tubo termico ha un funzionamento simile a quello del turbogetto perchè anche in esso la propulsione viene ottenuta per reazione in seguito all'espulsione di masse gassose in verso contrario al movimento del veicolo. A differenza però del turbogetto che porta a bordo soltanto il combustibile, il motore a razzo deve portare a bordo anche la scorta di ossidante.
Esistono diversi tipi di razzo: razzo chimico, razzo nucleare, razzo a radiazione. Il razzo chimico ha un motore che viene azionato da due propellenti liquidi: idrogeno e ossigeno. I due propellenti sono contenuti in due serbatoi distinti e, spinti da una pompa, vengono in contatto solamente nella camera di combustione. La temperatura nella camere di combustione di un razzo si aggira sui 3000 gradi ed è quindi molto più elevata di quella del turbogetto, perchè l'aria usata dal jet contiene appena il 21% di ossigeno, mentre il razzo fa uso di ossigeno puro. E' ovvio che con i razzi si raggiungono velocità assai più elevate che non con i turbogetti. Il motore a razzo trova largo impiego nella propulsione dei missili, veicoli che vengono lanciati nell'atmosfera per portare in volo o in orbita un carico di strumenti scientifici, navicelle spaziali, satelliti artificiali. La configurazione fusiforme dei missili viene realizzata per vincere più facilmente la resistenza dell'aria e ottenere una buona penetrazione nell'atmosfera. In linea schematica, un missile consta di tre complessi fondamentali:
-Il sistema propulsivo, costituito dai razzi a propellente solido o liquido;
- La struttura esterna, che contiene e collega i diversi elementi del missile;
-Il sistema di guida e di controllo, cioè il complesso strumentale che ha il compito di mantenere il missile nella traiettorie prestabilita.
Domande da interrogazione
- Perché i motori a razzo sono l'unica soluzione per la propulsione nell'alta atmosfera?
- Qual è la differenza principale tra un motore a razzo e un turbogetto?
- Quali sono i componenti fondamentali di un missile?
I motori a razzo sono l'unico tipo di motore in grado di funzionare nell'alta atmosfera e nello spazio, poiché non necessitano di ossigeno presente nell'aria per bruciare il combustibile, a differenza dei motori ad elica e dei turbogetti.
A differenza del turbogetto, che utilizza solo combustibile, il motore a razzo deve portare a bordo anche un ossidante, permettendo così una combustione efficiente anche in assenza di aria.
Un missile è composto da tre elementi principali: il sistema propulsivo (razzi a propellente solido o liquido), la struttura esterna che collega i vari elementi e il sistema di guida e controllo, che mantiene il missile sulla traiettoria prestabilita.
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