Coet
De Viquip??dia
Un coet ??s un grup aut??nom propulsat per la for??a de reacci?? creada mitjan??ant l'ejecci?? de massa en una direcci?? determinada. Els coets son coneguts principalment per la seva aplicaci?? en el camp de l'astron??utica, ja que constitueixen l'??nic mitj?? existent per posar objectes en ??rbita fora de l'atmosfera terrestre.
Taula de continguts |
[edita] Principi de funcionament
Un coet adquireix velocitat gr??cies a que el fet d'expulsar una part de la seva massa genera, d'acord amb la tercera llei de Newton, una for??a en direcci?? contr??ria a la direcci?? d'ejecci??. Aquesta for??a ??s la que efectivament propulsa el coet. El fenomen ??s equivalent al d'una parella de patinadors que es recolzin l'un sobre l'altre per donar-se un impuls. El resultat ser?? que els dos partiran en direccions oposades a una certa velocitat.
La for??a de reacci?? es m??s gran quan m??s importants siguin la massa ejectada i la velocitat d'ejecci?? d'aquesta massa. Es per aix?? que el disseny dels coets es centra en aconseguir que aquests dos par??metres siguin el m??s grans possible. En els coets actuals, la massa ejectada pren la forma de gasos a alta pressi?? i temperatura que s??n canalitzats per a que siguin expulsats en la bona direcci??. L'obtenci?? dels gasos i la seva canalitzaci?? es la funci?? de la unitat propulsora (tamb?? anomenada motor) del coet. Els coets de gran mida en poden arribar a expulsar v??ries tones de gas per segon a velocitats supers??niques.
L'energia necess??ria per mantenir aquest flux de gasos que propulsa el coet prov?? d'una reacci?? qu??mica exot??rmica que sol ser la combusti??. L'energia alliberada calenta fortament els productes de la reacci??, cosa que provoca un augment important la pressi?? a l'interior de la unitat propulsora i els permet de ser ejectats a gran velocitat. D'aquesta manera, el coet obt?? l'energia directament de la massa a ejectar i no li cal cap dispositiu especial per accelerar-la.
Els combustibles utilitzats en els coets s??n de naturalesa diversa, anant des de derivats del petroli com el queros?? fins a productes ex??tics i dif??cils de manejar com l'hidrogen l??quid (LH2). Com que normalment els coets han de poder funcionar en el buit de l'espai no poden comptar amb la disponibilitat de l'oxigen atmosf??ric per dur a terme la combusti??. Aix??, tamb?? han d'emportar un producte oxidant en quantitat necess??ria per poder cremar el combustible. Al conjunt de combustible i oxidant d'un coet s'anomena propergol. La massa del propergol acostuma a representar m??s del 90% de la massa total del coet.
[edita] Tipus
El disseny d'un coet ??s significativament diferent segons la natura del combustible que utilitza. Els coets es poden classificar en:
- Coets de combustible s??lid: S??n els de disseny m??s senzill. El propergol ??s una barreja s??lida de combustible i oxidant, de tipus pl??stic o mineral (com per exemple la p??lvora), que mant?? la seva combusti?? espont??niament una vegada iniciada aquesta. Tenen la caracter??stica de proporcionar una acceleraci?? elevada, per?? s??n m??s inefica??os en termes de combustible necessari que els altres tipus de coet. Exemples: Coets pirot??cnics, m??ssils bal??stics, coets militars.
- Coets de combustible l??quid: El combustible i l'oxidant s??n dos l??quids emmagatzemats en dip??sits separats que nom??s es barregen en la unitat propulsora. Per mantenir la reacci?? cal que la combusti?? sigui alimentada amb un flux fort i continu dels dos propergols, cosa que complexifica enormement el disseny del motor. Proporcionen acceleracions m??s febles que els seus hom??legs de combustible s??lid, per?? la seva efici??ncia ??s significativament superior. Exemples: Coets llan??adors de sat??l??lits, llan??adora espacial, avions-coet.
- Coets h??brids: En aquests tipus de coets el combustible i l'oxidant s??n de naturalesa diferent, l'un ??s s??lid, l'altre l??quid. Constitueixen un punt mitj?? entre les dues categories anteriors. S??n coets mitjanament senzills, en els quals la combusti?? es f??cil de mantenir i regular controlant el moviment del composant l??quid. Les seves efici??ncia i acceleraci?? tamb?? s??n intermedi??ries. Exemple: SpaceShipOne.
Existeixen altres categories de coets amb dissenys innovadors que no s'han pogut posar en pr??ctica per problemes t??cnics i/o econ??mics. Entre els quals el m??s destacat:
- Coets nuclears: En aquest disseny, l'energia s'obt?? d'una reacci?? nuclear de fissi??. El propergol l??quid es fa passar per l'interior d'un reactor nuclear de manera a escalfar-lo i permetre la seva ejecci?? a gran velocitat. La reacci?? nuclear permet una efici??ncia en propergol molt superior a la dels coets basats en la combusti??, per?? els problemes no resolts de seguretat de funcionament impedeixen per el moment de construir-los. Tanmateix, l'ex??rcit nord-americ?? va construir i assajar amb ??xit motors-coet basats en aquest principi durant la d??cada de 1960-70 (projecte NERVA).
[edita] Aplicacions
La import??ncia dels coets com a vehicles rau en dos caracter??stiques:
- La seva capacitat d'assolir grans velocitats i acceleracions.
- La seva capacitat de funcionar en el buit.
La primera d'aquestes caracter??stiques ??s la que ha promogut el seu ??s hist??ric en el el camp militar i en els espectacles pirot??cnics, la segona no ha estat significativa fins a l'adveniment de l'astron??utica en la d??cada de 1950.
[edita] ??s militar
El coet constitueix un mitj?? capa?? de transportar una c??rrega ??til a grans velocitats d'un punt a un altre. Com a arma, un coet pot transportar un explosiu (convencional o nuclear) a grans dist??ncies en un temps prou curt com per agafar l'enemic per sorpresa. El coet presenta altres avantatges respecte als projectils: t?? un radi d'acci?? m??s important i la seva traject??ria pot ser controlada.
Existeixen coets militars (tamb?? anomenats m??ssils) de molt variada mida, pot??ncia i radi d'acci??. Els petits poden ser llan??ats directament pels soldats o des de vehicles en moviment, i solen ser utilitzats per atacar les aeronaus de l'enemic. La capacitat de controlar el seu vol tamb?? els permet ser usats per atacar objectius fixes amb for??a precisi??.
Els m??ssils de gran mida poden arribar a tenir un radi d'acci?? de milers de kil??metres i s'utilitzen per bombardejar les instal??lacions endinsades en territori enemic sense necessitat d'enviar-hi tropes o avions. La seva gran velocitat tamb?? en dificulta la intercepci??. D'especial atenci?? s??n els m??ssils bal??stics intercontinentals (ICBM en terminologia anglesa). Aquests coets tenen un radi d'acci?? de desenes de milers de kil??metres i segueixen una traject??ria bal??stica que els porta efectivament fora de l'atmosfera terrestre. Armats amb explosius nuclears constitueixen un mitj?? de dissuasi?? important, ja que permeten atacar el cor de la naci?? enemiga per lluny que estigui, sense que aquesta disposi de cap mitj?? per impedir la seva arribada.
[edita] ??s civil
Fora del camp militar, l'??s m??s important dels coets ??s el de llan??ar objectes a l'espai exterior, normalment posant-los en ??rbita al voltant de la terra. Per aquest objectiu, el coet ??s l'??nic mitj?? disponible. D'una banda, s??n els ??nics vehicles capa??os d'assolir la velocitat necess??ria per a aquesta aplicaci??, i de l'altra nom??s el coet es capa?? de propulsar-se en el buit de l'espai. Els altres vehicles necessiten un medi material sobre el que despla??ar-se, o b?? obtenen algun element essencial per al seu funcionament del medi.
Emper??, el coet no deixa de ser un mitj?? inefica?? de llan??ar objectes a l'espai. Degut a la seva pr??pia naturalesa el coet haur?? sempre de ser molt m??s gran que l'objecte que ha de transportar, i aix?? vol dir que en un llan??ament la major part de l'energia ser?? utilitzada per accelerar el propi coet i no la seva c??rrega ??til. Per exemple, un coet Ariane 5 carregat de combustible pesa al voltant de 750 tones, de les quals nom??s 20 poden ser efectivament posades en ??rbita. Amb tot, no existeixen alternatives al coet ni a curt ni a llarg termini per a aquesta aplicaci??.
Un altre ??s lleugerament diferent dels coets es troba en els estudis de microgravetat. Un coet pot posar un objecte en una traject??ria bal??stica fora de l'atmosfera, on no ser?? sotm??s a la for??a de fregament de l'aire i estar??, doncs, en una situaci?? de caiguda lliure, equivalent a la abs??ncia de gravetat per a molts fen??mens f??sics. estik kansat no hi ha kole
[edita] Hist??ria
L'origen del coet ??s probablement oriental i la primera not??cia que es t?? del seu ??s ??s de l'any 1232, a la Xina. Malgrat aix??, va ser introdu??t a Europa pels ??rabs, que durant els segles XV i XVI el van emprar com a arma incendi??ria. Posteriorment, amb l'extensi?? de l'artilleria, el coet b??l??lic va desapar??ixer fins al segle XIX, i va ser emprat novament durant les guerres napole??niques.
Els coets del coronel angl??s William Congreve van ser tamb?? usats a Espanya en el setge de Cadis (1810), en la primera guerra Carlina (1833-40) i durant la guerra del Marroc (1860).
A la fi del segle XIX i el comen??ament del segle XX, van apar??ixer els primers cient??fics que van veure el coet com a sistema per a propulsar vehicles aeris espacials tripulats, entre els quals cal destacar el rus Konstantin Ciolkovskij, l'alemany Hermann Julius Oberth i el nord-americ?? Robert Hutchings Goddard, i, m??s tard, els russos Sergej Korolev i Valentin Gruchensko i l'alemany Wernher von Braun.
Aquest darrer va desenvolupar durant la Segona Guerra Mundial els coets V-1 i V-2 (A-4 en la terminologia alemanya), que varen constituir el nucli de les investigacions nord-americanes i sovi??tiques de la postguerra.
Si b?? es varen desenvolupar inicialment coets destinats espec??ficament a usos militars, els programes espacials que endegaren sovi??tics i nord-americans es varen basar en coets dissenyats amb finalitats pr??pies de l'astron??utica, entre els quals cal destacar, per part nord-americana, l'Atlas, lAgena, el Thor 2, lAtlas-Centaur, la s??rie Delta, els Titan i Saturn (entre els quals el Saturn-V, que va fer possible el programa Apollo), i, per part sovi??tica, els coets designats, segons la terminologia occidental, per les lletres A, B, C, D i G (aquests dos darrers van tenir un paper equivalent als Saturn nord-americans).
D'altres pa??sos que han constru??t coets, en el marc d'un programa espacial propi, s??n Fran??a, la Gran Bretanya (que el va abandonar), el Jap??, la Xina, i l'??ndia, aix?? com el consorci europeu que va constituir l'Ag??ncia Espacial Europea (ESA), que ha bastit i explotat diferents s??ries de coets llan??adors dins del programa Ariane.
