Language
Country/Area
No result found
Rahasia mengejutkan dari mesin roket: Mengapa ia mendorong dirinya sendiri melalui ruang hampa?
Dalam proses penjelajahan luar angkasa, orang-orang sering kali penasaran tentang cara kerja mesin roket. Tidak seperti mesin di atmosfer, mesin roket dapat beroperasi dalam ruang hampa, yang memungkinkannya mencapai kecepatan yang luar biasa, bahkan melampaui batas kecepatan lepas. Mengapa ini mungkin?
Mesin roket adalah mesin reaksi yang menghasilkan daya dorong dengan cara mengeluarkan massa reaksi ke belakang sesuai dengan hukum gerak ketiga Newton.
Propulsi mesin roket didasarkan pada prinsip fisika sederhana. Mesin ini menghasilkan daya dorong dengan cara mengeluarkan gas panas dengan kecepatan tinggi. Gas-gas ini dihasilkan dengan membakar propelan yang tersimpan di dalam roket, sehingga menghasilkan aliran gas bertekanan tinggi. Dalam hal ini, mesin roket membawa oksidatornya sendiri, yang berarti mesin roket tidak bergantung pada udara luar untuk pembakaran dan karena itu dapat beroperasi dalam ruang hampa.
Dibandingkan dengan jenis mesin jet lainnya, roket memiliki bobot paling ringan dan daya dorong paling besar, tetapi efisiensi propulsinya paling rendah.
Efisiensi propulsi mesin roket biasanya diukur berdasarkan "impuls spesifik"-nya, yaitu jumlah daya dorong yang dapat dihasilkannya per unit propelan. Semakin tinggi nilai impuls spesifik, semakin besar daya dorong yang dihasilkan oleh mesin roket saat menggunakan propelan dengan bobot yang sama. Selain itu, propelan roket sangat luas dan beragam, termasuk propelan padat, propelan cair, dan propelan hibrida, masing-masing dengan karakteristik pembakaran dan efek propulsi yang unik.
Desain ruang bakar sangat penting bagi pengoperasian mesin roket. Semua propelan harus memasuki ruang bakar ini pada tekanan tinggi untuk memastikan pembakaran yang sempurna. Hal ini memerlukan berbagai pendekatan desain, seperti menggunakan turbopump untuk meningkatkan tekanan masuk propelan, atau secara otomatis meningkatkan tekanan internal tangki dengan gas bertekanan tinggi.
Desain nosel roket dapat memengaruhi daya dorong dan efisiensi pengoperasian mesin. Yang paling umum digunakan adalah nosel Delaware.
Ekspansi gas panas melalui nosel dapat mengubah energi termal menjadi energi kinetik, yang memainkan peran penting dalam pengoperasian mesin roket. Desain nosel memengaruhi kecepatan dan tekanan aliran udara, yang pada gilirannya memengaruhi daya dorong keseluruhan. Konfigurasi nosel yang berbeda, seperti nosel variabel, bahkan dapat beradaptasi dengan tekanan sekitar yang berbeda untuk mempertahankan kinerja yang optimal. Selain itu, operasi propulsi dalam ruang hampa juga memerlukan pertimbangan desain yang ringan dan pengoptimalan aliran udara, yang merupakan tantangan dalam pengembangan teknologi roket modern.
Untuk meningkatkan kinerja roket, berbagai desain nosel baru dapat digunakan untuk beradaptasi dengan berbagai perubahan lingkungan.
Namun, efisiensi mesin roket dalam ruang hampa bergantung pada berbagai faktor, termasuk sifat propelan, lingkungan suhu dan tekanan tinggi dari proses pembakaran, dan desain nosel yang tepat. Tenaga pendorong roket tidak hanya berasal dari kecepatan gas buang, tetapi juga dari tekanan di dalam ruang pembakaran. Dalam ruang hampa, daya dorong ini berubah saat tekanan sekitar menurun, yang memengaruhi kinerja roket secara keseluruhan.
Dengan terus berkembangnya teknologi kedirgantaraan, untuk memenuhi kebutuhan eksplorasi luar angkasa, para ilmuwan juga secara aktif mempelajari sistem propulsi roket baru, seperti propulsi listrik dan propulsi termal nuklir. Teknologi yang baru muncul ini memberikan kemungkinan baru untuk perjalanan luar angkasa di masa depan. .
Sistem propulsi roket masa depan dapat mengadopsi teknologi baru untuk meningkatkan efisiensi propulsi guna menghadapi tantangan baru eksplorasi ruang angkasa.
Secara umum, prinsip propulsi mesin roket dalam ruang hampa tidak hanya bergantung pada hukum fisika, tetapi juga melibatkan peningkatan teknologi dalam banyak aspek. Dari desain ruang bakar dan pilihan propelan hingga bentuk dan pengoperasian nosel, setiap detail secara langsung memengaruhi kinerja dan efisiensi roket. Masalah teknis seperti itu patut kita pertimbangkan secara mendalam: Bagaimana teknologi roket masa depan akan membawa kita menjelajahi lebih jauh ke luar angkasa?
