Raket

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Nuvola single chevron right.svg Zie Raket (ijs) voor het gelijknamige ijsje.
De V-2, de eerste ballistische raket

Een raket is een voorwerp voortgedreven door een reactiemotor met de benodigde reactiemassa aan boord. De raket krijgt impuls naar voren door massa (meestal hete gassen) met hoge snelheid naar achteren uit te werpen. Omdat alle benodigdheden voor de motor aan boord zijn kan een raket ook in vacuüm werken. Een belangrijke parameter van een raketsysteem is de specifieke impuls: hoe hoger, hoe zuiniger in gebruik van reactiemassa. Daarnaast is bij een lancering essentieel dat de raket meer kracht kan uitoefenen dan zijn eigen gewicht. Eenmaal in de ruimte kan een langdurige werking met beperkte capaciteit ook goed werken. De benodigde energie komt meestal uit een chemische reactie die de reactiemassa ondergaat (chemische raket), maar kan bijvoorbeeld in de ruimte bij langdurige werking met beperkte capaciteit ook van de zon komen.

Een grote chemische raket is vaak een meertrapsraket.

Geschiedenis[bewerken]

Nuvola single chevron right.svg Zie Geschiedenis van de raket voor het hoofdartikel over dit onderwerp.
Een antieke Chinese raket
Afbeelding uit Conrad Kyeser's Bellifortis, circa 1405
Proeven met postraketten (1935).

De raket is door de Chinezen uitgevonden. Als raketbrandstof gebruikten ze buskruit, dat ze in de eeuwen ervoor hadden uitgevonden. Een eerste betrouwbare bron (Ko Chieh Ching Yuan)[1] van de ontwikkeling van de raket vermeldt dat in het jaar 998 ene Tang Fu een nieuw soort raket met een ijzeren kop heeft uitgevonden. De NASA noemt het gebruik van grote en krachtige raketten in de strijd van de Chinezen tegen de Mongoolse invasie in 1232.[2]

Het lijkt erop dat Europa in 1241 voor het eerst kennismaakte met de raket bij de inname van Budapest door de Mongoolse troepen in dat jaar.[2] In de Arabische literatuur verschijnt de raket in 1248 als in dat jaar de Mongolen Bagdad innemen. De Arabieren gebruiken daarna in 1268 zelf raketten tegen het Franse leger tijdens de Zevende Kruistocht. Ook de Fransen zien het nut van dit nieuwe wapen en in 1428 verschijnen er berichten van het gebruik van raketten bij de belegering van Orleans tijdens de Honderdjarige Oorlog tussen Frankrijk en Engeland. In 1650 begonnen de Nederlanders raketten te gebruiken en in 1668 begonnen de Duitsers ermee te experimenteren.[2]

Verbrandingsraketmotoren[bewerken]

Raketten werken meestal door middel van de chemische verbranding van een geschikte brandstof (waterstof, benzine, hydrazine) met zuurstof of een ander oxidatiemiddel (bijvoorbeeld vloeibare zuurstof, of waterstofperoxide) hoewel enkele andere reacties theoretisch in aanmerking komen.

Van belang bij de keuze van de brandstof is:

  • de specifieke impuls (de energie die een brandstof levert bepaalt een theoretisch maximum voor die brandstof, die bij geen enkel raketontwerp overschreden kan worden)
  • de reactiviteit en giftigheid van de reactieproducten
  • de gevaren van de opslag van grote hoeveelheden brandstof
  • de benodigde secundaire apparatuur en het gewicht daarvan (bijvoorbeeld pompen voor vloeibare zuurstof)
  • de prijs van het materiaal

De chemische reactie die per gewichtseenheid de meeste energie levert, is die van fluorgas met waterstof. Deze komt echter om praktische reden niet in aanmerking als brandstof, aangezien zowel elementair fluor als het reactieproduct waterstoffluoride extreem giftig en corrosief zijn.

Vastebrandstofmotoren[bewerken]

Eenvoudige raketten maken gebruik van vastebrandstofmotoren, waarbij de aandrijfstof, bestaande uit een oxidator en een brandbare stof, voorgemengd aanwezig is en na ontsteking opbrandt als in een vuurpijl (het oudste bekende type raket). Buskruit is dus de oudst bekende raketbrandstof. Een probleem bij dit soort raketten is de verandering van de vorm van de verbrandingskamer tijdens de vlucht, omdat het vlamfront een wand ervan vormt.

Een ander probleem is dat als vaste brandstof eenmaal is aangestoken, het lastig is om de ontbranding weer te stoppen. Vanwege veiligheidsredenen wordt voor het vervoer van mensen geen vaste brandstof gebruikt. De Spaceshuttle is een uitzondering op deze regel.

Vorm van de verbrandingskamer[bewerken]

De verbrandingskamer is naar een kant open, waar een straalpijp is geplaatst, die de hete reactiegassen gericht en gecontroleerd laat expanderen waardoor de efficiëntie van de aandrijving toeneemt.

Ionenmotor[bewerken]

Een ander type raket wordt aangedreven door een ionenmotor; hierbij worden zware atomen (bv. van het edelgas xenon) geïoniseerd en door middel van een elektrisch veld versneld. De hiervoor benodigde energie kan bv. uit een zonnepaneel, een batterij of kernreactor komen. Het impulsrendement en de maximale te bereiken snelheden zijn bij dit type aandrijving veel hoger, omdat de ionen met een veel grotere snelheid de motor verlaten dan de hete reactiegassen van een verbrandingsmotor. De maximale stuwkracht is echter zeer klein (in de orde van grammen), zodat een dergelijke motor zeer lang aan moet staan om een goed effect te bewerkstelligen. De geringe stuwkracht maakt de motor ongeschikt om op te stijgen van de aarde of zelfs maar wrijving van enig belang te overwinnen; hierdoor werkt dit type alleen in vacuüm.

Raketwapens[bewerken]

Tegenwoordige raketwapens zijn veelal zogenaamde geleide wapens. Tevens kan er onderscheid gemaakt worden naar de tactische rol die een geleid wapen heeft:

Spaceshuttle[bewerken]

De Spaceshuttle maakt bij de start gebruik van twee vastebrandstofopduwraketten gevuld met vaste brandstof of stuwstof. Dit brandstofmengsel bestaat uit ammoniumperchloraat (69,9%, oxidant), aluminiumpoeder (16%, brandstof), ijzeroxide (0,4%, katalysator), een polymeer (12,04%, PBAN of HTPB) en epoxy (1,96%). Deze "Thiokol"-raketmotoren zorgen voor 1320 ton stuwdruk per motor op zeeniveau en 83% van de stuwkracht bij het opstijgen en zijn vastgehecht aan de enorme centrale cryogene brandstoftank. Zij wegen bij de lancering samen 590 ton en verbruiken in ongeveer 2 minuten 7700 kg stuwstof.

Voorbeelden van raketten[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties