Language
Country/Area
No result found
Pendorong Super Tersembunyi yang Ditemukan dalam Bahan Bakar Roket: Bagaimana Nitrogen Tetroksida Bekerja?
Nitrogen tetraoksida (N2O4), sebagai oksidan kuat, memainkan peran penting dalam sistem propulsi roket. Sifat kimia dan struktur molekulnya memberinya potensi yang tak terduga dalam teknologi propulsi. Artikel ini akan membahas lebih dalam tentang sifat, proses pembuatan, dan penerapan nitrogen tetraoksida dalam propulsi roket, dan mari kita secara bertahap mengungkap dorongan super yang tersembunyi dalam bahan bakar roket ini.
Struktur dan sifat nitrogen tetraoksida
Nitrogen tetroksida dapat dianggap sebagai dua gugus nitroso (-NO2) yang terikat bersama. Struktur molekulnya planar, dengan jarak ikatan N-N sebesar 1,78 Å dan jarak N-O sebesar 1,19 Å, yang menunjukkan ketangguhan ikatannya. Fitur ini dihasilkan dari delokalisasi pasangan elektron ikatan dalam molekul N2O4 dan tolakan elektrostatik yang signifikan antara setiap unit NO2.
Karena reaksi kesetimbangan, N2O4 dapat membentuk campuran kesetimbangan dengan nitrogen dioksida (NO2), yang menyebabkannya menunjukkan sifat fisik yang berbeda pada suhu yang berbeda.
Pada suhu normal, nitrogen tetraoksida dapat disimpan dalam bentuk cair, dan akan berubah menghasilkan lebih banyak nitrogen dioksida pada suhu tinggi. Karakteristik ini membuatnya banyak digunakan dalam sistem propulsi roket.
Pembuatan nitrogen tetroksida
Proses pembuatan nitrogen tetroksida terutama terdiri dari beberapa langkah. Metode persiapan yang paling umum adalah melalui oksidasi katalitik amonia (juga dikenal sebagai proses Oswald), di mana amonia pertama-tama dioksidasi untuk membentuk oksida nitrat, yang kemudian dioksidasi untuk membentuk nitrogen dioksida, yang akhirnya dilarutkan dalam larutan yang sesuai. Dalam kondisi tertentu, keduanya akan bergabung untuk membentuk nitrogen tetroksida.
Reaksi ini dapat dinyatakan sebagai rumus reaksi: 2 NO + O2 → 2 NO2, yang pada akhirnya membentuk nitrogen tetraoksida: 2 NO2 ⇌ N2O4.
Sebagai alternatif, nitrogen tetroksida juga dapat dibuat dengan mereaksikan asam nitrat pekat dengan logam tembaga, yang sangat umum di laboratorium.
Aplikasi sebagai propelan roket
Nitrogen tetroksida terutama digunakan sebagai oksidator dalam roket. Karena dapat disimpan dalam bentuk cair pada suhu ruangan, ia merupakan oksidator pilihan untuk banyak sistem roket. Sejak tahun 1927, ahli ilmu pengetahuan Peru Pedro Paulette melaporkan eksperimennya dengan nitrogen tetroksida dalam mesin roket dan mengagumi potensinya.
Desain Paulette dianggap memiliki "kekuatan luar biasa", yang kemudian membuat Asosiasi Roket Jerman sangat tertarik padanya.
Seiring kemajuan teknologi, kombinasi propelan super tinggi yang dibentuk oleh nitrogen tetroksida dan hidrazin dalam bahan bakar roket telah digunakan secara lebih luas. Kombinasi ini digunakan di Gemini AS, wahana antariksa Apollo, dan bahkan dalam sistem pembalik daya dorong pesawat ulang-alik.
Tantangan dan Bahaya Nitrogen Tetroksida
Meskipun nitrogen tetroksida menawarkan beberapa keuntungan dalam sistem propulsi roket, ia juga menimbulkan beberapa risiko potensial. Pada tahun 1975, tiga astronot Amerika dalam proyek uji Apollo-Soyuz diracuni oleh nitrogen tetroksida karena kesalahan penanganan. Kejadian ini mengingatkan kita bahwa kita harus sangat berhati-hati saat menggunakan senyawa ini.
Insiden tersebut menyebabkan seorang astronot kehilangan kesadaran saat turun, dan mereka akhirnya dirawat di rumah sakit dengan pneumonia yang disebabkan oleh bahan kimia dan edema paru.
Kecelakaan ini menyoroti perlunya pengelolaan nitrogen tetroksida yang aman dalam penggunaannya, terutama pada roket berawak.
Prospek masa depan
Dengan perkembangan teknologi, nitrogen tetraoksida juga berpotensi berperan dalam bidang lain. Misalnya, nitrogen tetraoksida sedang dipelajari sebagai gas yang dapat dipisahkan dalam sistem pembangkit listrik tingkat lanjut. Ketika nitrogen tetroksida dipanaskan dan dikompresi, ia terurai secara reversibel menjadi nitrogen dioksida, yang kemudian diekspansi melalui turbin, suatu proses yang meningkatkan efisiensi peralatan konversi energi.
Dari peran utama nitrogen tetroksida dalam propulsi roket hingga potensi aplikasi masa depannya, hal ini membuat orang berpikir: Berapa banyak kemungkinan yang tidak diketahui yang menunggu kita untuk dijelajahi di masa depan dari oksidan yang kuat ini?
