Raptor jest kriogenicznym silnikiem rakietowym opracowanym przez założoną przez Elona Muska amerykańską firmę SpaceX. Ma on być używany w przyszłościowych pojazdach kosmicznych.
Silnik jest zasilany ciekłym metanem, co ma swoje uzasadnienie w kontekście planowanego załogowego lotu na Marsa.
Takie paliwo można tam w prosty sposób wytworzyć wykorzystując dostępne na tej planecie surowce (woda i dwutlenek węgla). Jest to także bardzo dobre paliwo dla silników wielokrotnego użytku. Nie tworzy osadów węglowych jak nafta lotnicza.
Oprócz dość osobliwego paliwa jakim jest metan (prace nad takimi silnikami trwają także w Rosji), Raptor wykorzystuje najnowsze technologie, niespotykane w innych silnikach rakietowych. Pozwolą one na uzyskanie bardzo dobrych osiągów przy zachowaniu rozsądnych kosztów budowy i użytkowania.
W próżni impuls właściwy jest wyższy ponieważ gazy wylotowe z silnika nie muszą pokonywać ciśnienia atmosferycznego.
Jednym z ważniejszych parametrów silnika rakietowego jest impuls właściwy, którego wartość zależy głównie od prędkości gazów wylotowych. Ten parametr jest z kolei ściśle powiązany z rodzajem użytego paliwa i konstrukcją silnika.
Właśnie z uwagi na parametry silnika i łatwość używania metanu w postaci skroplonej zdecydowano się w silniku Raptor wykorzystać to właśnie paliwo.
Aby silnik mógł pracować (spalać paliwo) także w kosmosie, gdzie panuje próżnia, konieczne jest także zastosowanie utleniacza w postaci tlenu w stanie ciekłym. Skroplenie obu gazów znacznie zwiększa gęstość, co skutkuje możliwością zastosowania zbiorników mających rozsądne wymiary.
Najłatwiejszym w użyciu jest paliwo rakietowe bazujące na ropie naftowej. Ma ono dużą gęstość (mała objętość zbiorników) i zapewnia duży ciąg silnika. Podstawową jednak przeszkodą w zastosowaniu tego paliwa w lotach na Marsa jest skomplikowana budowa chemiczna. Nie jest możliwe otrzymywanie go na Marsie.
Najwydajniejszy z paliw rakietowych jest wodór. Spala się doskonale oferując bardzo dobre parametry silników. Jest jednak najtrudniejszy i najbardziej kosztowny w użyciu.
Niewielka gęstość wodoru (70 kg/m³ w porównaniu z 1000 kg/m³ dla paliwa rakietowego ropopochodnego) wymaga stosowania ogromnych zbiorników. Cząsteczki wodoru mają bardzo małe rozmiary, co powoduje kłopoty w przechowywaniu tego gazu. W stanie ciekłym wodór jest paliwem kriogenicznym i ma bardzo niską temperaturę przechowywania -253ºC).
Kompromisowym paliwem pod względem parametrów silnika i wygodą użytkowania okazał się skroplony metan. Ma niewielką gęstość, co powoduje, że zbiorniki są znacznie mniejsze niż w przypadku wodoru i zapewnia bardzo dobre parametry silnika.
Temperatura ciekłego metanu wynosi około -162ºC jest zatem łatwiejszy do przechowywania od wodoru. Podobnych warunków wymaga przechowywanie ciekłego tlenu. Metan jest tani i prosty do uzyskania, nawet na Marsie.
Napędzany metanem silnik rakietowy Raptor jest bardzo zaawansowaną konstrukcją. Po raz pierwszy zastosowano w takim silniku dwie komory wstępne, w których następuje zamiana stanu skupienia ciekłego metanu i tlenu na gazowy. Dzięki temu paliwo i utleniacz mieszają się bardzo dobrze, spalanie zachodzi z bardzo dużą prędkością i generuje bardzo wysokie ciśnienie blisko 300 atmosfer. Przekłada się na wysokie parametry, które uzyskuje Raptor.
CNG-LNG.pl to portal, w którym piszemy o zastosowaniu paliw metanowych w różnych gałęziach gospodarki. Publikujemy najnowsze informacje, relacje z najważniejszych wydarzeń i patronujemy imprezom branżowym i konferencjom.