Ajoaine (raketti)

Ajoaine on raketin polttoaineen ja hapettimen yhdistelmä. Ajoaineen englanninkielinen nimi propellant kuvaa hyvin sitä, että ajoaine on raketin työntövoiman lähde.

Ajoaine voi olla kiinteä tai nestemäinen.

Kiinteä ajoaine

Kiinteä ajoaine on joko jokin ruuti, esimerkiksi nitroselluloosa, tai muovi-alumiinikomposiitti. Kiinteä ajoaine sisältää hapettimen ja polttoaineen samassa materiaalissa. Tällainen rakettimoottori on hyvin yksinkertainen eikä tarvitse liikkuvia osia. Se sytytetään sytystyspanoksella eikä yleensä ole uudelleensytytettävissä.

Vanhimmat ruutiraketit ovat vähintään 800 vuotta sitten käytettyjä. Ne olivat kiinalaisten suunnittelemia ja valmistamia.

Ajoaineet

• ruudit kuten
  • mustaruuti (esim; tykeissä, muttei raketeissa)
  • nitroselluloosa
  • kordiitti
  • savuton ruuti ja muut kaksikantaiset ruudit (double-base), joissa on nitroglyseriiniä ja nitroselluloosaa
• komposiittiajoaineet, joissa on kidemainen hapetin - kuten ammoniumperkloraatti tai -nitraatti - ja polttoaineena metallijauhe (esimerkiksi alumiini) seka sideaineena kumi tai muovi (HTPB tai PBAN). Kaliumperkloraattia on kaytetty hapettimena, jolloin ajoaineessa on ollut mukana sideaineena muun muassa asfalttia ja epoksia.

Nestemäinen ajoaine

Nestemäinen ajoaine vaatii monimutkaisemman rakettimoottorin. Polttoaine ja hapetin ovat yleensä eri nesteet. Ne on pumpattava suurella paineella ajoainetankeista moottorin polttokammioon. Tämä vaatii tankkien paineistusta ja hyvin tehokkaita pumppuja (turbopumppu). Nesteajoaineen etu on sen antama suurempi ominaisimpulssi ja se, että nesteajoainetta voi käyttää polttokammion ja suuttimen jäähdytysnesteenä. Koska nestemäiset ajoaineet koostuvat usein hyvin mataliin lämpötiloihin jäähdytetyistä kaasuista kuten vedystä ja hapesta, käytetään näistä nimitystä kryogeeninen ajonaine.

Monopropellantti on ajoaine joka sisältää sekä hapettimen että polttoaneen. Kuuluisin on hydratsiini. Sitä käyttävistä raketeista kuuluisin oli Kolmannen valtakunnan Messerschmitt Me 163 Komet-rakettihävittäjälentokone, joka jäi ainoaksi laatuaan. Myös typpihappo-seoksesta (RFNA-versio) voidaan tehdä monopropellantti. Sekin oli Kolmannessa valtakunnassa kehitetty tuote.

Yleisin hapetin on nestehappi. Sitä tehokkaampi olisi fluori, mutta sitä ei voi maapallolla käyttää sen myrkyllisyyden vuoksi.

Yleisimmät polttoaineet ovat kerosiini, alkoholi ja vety.

Muita ajoaineita

Myös hybridiajoaineita, ts. nestemäisen (hapetin) ja kiinteän ajoaineen (polttoaine) polttamista keskenään, on kokeiltu.

Satelliiteissa käytetään myös typpikaasua ilman palamista purkavia raketteja, trustereita.

Ionipropulsio eli sähköinen propulsio tarvitsee sekin ajoaineen, joka on tyypillisesti ksenonkaasua. Kokeiluasteella 1950-luvulta asti pysynyt ydinpropulsio kiihdyttäisi sekin jonkin materiaalin suihkuksi, joka tuottaisi työntövoiman. 2000-luvulla Suomessa on ollut kehitteillä sähköpurje.

Aiheesta muualla

• ROCKET PROPELLANTS