فضاپیماها از چه سوختی برای کاوش در منظومه شمسی دور استفاده می‌کنند؟

فضاپیمای دوقلوی وویجر که در سال 1977 به فضا پرتاب شد، دورترین اشیاء ساخته شده توسط بشر هستند. برای کمک به آنها در سفرشان، این سفینه‌ها از بزرگترین سیارات منظومه شمسی ما استفاده کردند. NASA/JPL-Caltech

فضاپیماها از چه نوع سوختی برای کاوش در منظومه شمسی بیرونی و فراتر از آن استفاده می‌کنند؟

قانون اول حرکت سر اسحاق نیوتن بیان می‌کند که یک جسم در حال سکون می‌ماند و یک جسم در حال حرکت با همان سرعت در حرکت می‌ماند مگر اینکه نیروی خارجی بر آن اثر بگذارد و در فضا، تنها چیزی که باعث کاهش سرعت فضاپیما می شود، جاذبه است.

قبل از اینکه یک فضاپیما حتی به فضا پرتاب شود، دانشمندان دقیقاً محل قرار گرفتن سیارات و دیگر اجرام را بررسی می‌کنند تا تعیین کنند گرانش این اجرام چگونه بر مسیر سفینه تأثیر می‌گذارد. این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا محاسبه کنند که کشتی را کجا هدف قرار دهند، چه زمانی آن را پرتاب کنند و با چه سرعتی باید سفر کند تا به مقصد برسد.

سپس ناسا از یک رویکرد دو جانبه برای سوخت‌رسانی برای پرتاب استفاده می‌کند. موتورهای اصلی این موشک از ترکیبی از هیدروژن و اکسیژن مایع استفاده می‌کنند. هیدروژن کمترین وزن مولکولی را در بین هر ماده شناخته شده‌ای دارد که آن را برای حفظ وزن نسبتاً کوچک موشک ایده‌آل می‌کند. هنگامی که هیدروژن با اکسیژن مایع ترکیب می‌شود، کارآمدترین نیروی رانش را در بین هر پیشران موشک ایجاد می‌کند.

موشک فالکون 9 اسپیس‌ایکس از مرکز فضایی کندی در فلوریدا بلند شد.

NASA/Kevin O’Connell & Kenny Allen

اما بسته به وزن موشک، ممکن است برای خارج شدن از زمین به تقویت بیشتری نیاز باشد. در این موارد، پیشران جامد، معمولاً آلومینیوم، با یک ماده منفجره مانند پرکلرات آمونیوم ترکیب می‌شود تا موشک را تا انتها به فضا سوق دهد.

اما این تازه شروع سفر برای یک فضاپیما است. برای اصلاحات جزئی مسیر، رانشگرهای کوچک متصل به کشتی، گازهای کوچکی مانند پراکسید هیدروژن را شلیک می‌کنند. دانشمندان همچنین می‌توانند برای کمک‌های گرانشی از سیارات مجاور برنامه‌ریزی کنند تا زمانی که این فضاپیما به دوردست‌های منظومه شمسی می‌رود، تقویت شود.

فضاپیماها همچنین برای گزارش یافته‌های خود به منبع قابل اعتماد برق نیاز دارند. سازه‌هایی که نزدیک به خورشید کار می‌کنند می‌توانند به طور قابل اعتماد از پانل‌های خورشیدی استفاده کنند. اما وقتی کاوشگر در منظومه شمسی به سمت بیرون حرکت می‌کند، پرتوهای خورشید بسیار ضعیف می‌شوند. در این صورت، می‌تواند از ژنراتورهای ترموالکتریک رادیوایزوتوپ استفاده کند که روشی جالب برای گفتن باتری‌های هسته‌ای است. با تجزیه مواد رادیواکتیو، گرما آزاد می شود که می‌تواند به برق برای فضاپیما تبدیل شود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Ask Astro: What fuel do spacecraft use to explore the distant solar system?

Published: Wednesday, December 29, 2021

https://astronomy.com/magazine/ask-astro/2021/12/what-fuel-do-spacecraft-use-to-explore-the-distant-solar-system