Hvordan fungerer en raket?

Hvad er en raket?

En raket er et fremdriftssystem, der fungerer ved at skyde masse bagud med stor hastighed – Newtons 3. lov i ren form: for hver aktion er der en modsat og lig reaktion. I modsætning til flymotorer behøver raketter ikke atmosfærisk ilt – de medbringer selv oxidizer og kan fungere i vakuum.

En raket bærer to hovedelementer: brændstof (flydende hydrogen, kerosin eller fast raketpulver) og oxidizer (flydende oxygen). Brændt i forbrændingskammeret producerer de enorme mængder hede gasser, der skyder ud af dyserne.

Sådan fungerer det

1. Forbrænding: Brændstof og oxidizer blandes og antændes i forbrændingskammeret. Temperaturer op til 3.500°C genereres.
2. Dykse: De hede gasser udvider sig og accelereres gennem en konvergent-divergent dykse (Laval-dykse) til 2-5 km/s udstrømningshastighed.
3. Specifik impuls: Raketers effektivitet måles i specifik impuls (Isp) – sek. Isp: LH₂/LOX ~450s, kerosin/LOX ~360s.
4. Multistage: Raketter har typisk 2-3 etager. Tomme tanke og motorer afkastes undervejs for at reducere vægten – Tsiolkovsky-raketligningen viser, at stigning er eksponentiel med masseforhold.
5. Orbital mekanik: For at nå kredsløb skal fartøjet nå orbital hastighed: ca. 7,8 km/s vandret.

Interessante fakta

• Saturn V (Måneprogrammet) producerede 34 millioner Newton fremdrift ved opskydning.
• SpaceX Falcon 9 lander sin første etage og er dermed genbrugelig – reducerer omkostning med 80%.
• Voyager 1 er det menneskeskabte objekt, der er kommet længst fra Solen – over 23 milliarder km væk.
• At nå kredsløb kræver 9x mere energi end at nå Kármánlinjen (100 km) vertikalt.
• SpaceX Starship er designet til at bringe op til 150 ton til lavt jordkredsløb – mere end Saturn V.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er forskellen på en raket og en missil?

Teknisk er en missil en guidet raket med sprænghoved. En raket er et fremdriftssystem. Opskyningsraketter til rummet er ubevæbnede og styrede til at nå en bestemt bane. Ballistiske missiler er raketter med sprænghoved. De fysiske principper er identiske.

Kan man genanvende rumraketter?

SpaceX har demonstreret genbrugelige raketter med Falcon 9 (1. etage lander lodret og er fløjet over 20 gange). Starship er designet til fuld genbrugelse af begge etager. NASA's Space Shuttle genbrugte orbiteren og boosterraketerne men ikke den store ekstern tank. Genbrugelig teknologi er nøglen til at reducere rumfartsomkostninger.