1-1- تاریخچه پیشرا نه های مایع
سابقه ی پیشرانه های مایع وتکنولوژی راکت این نوع پیشرانه ها ، به سومین دهۀ قرن 20 برمی گردد به طوری که در سال 1898 یک معلم روسی به نام) Tsiolkovsky.Konstantin.E) ایده اکتشاف فضایی بوسیله موشک راپیشنهاد داد.او درسال 1926 موفق به ساخت و به پرواز درآوردن اولین موشک پیشرانه مایع گردید که این موشک که از اکسیژن مایع وبنزین بعنوان پیشرانه استفاده میکرد واز این رو ،او اولین کسی بود که معادله بنیادی پرواز موشک وهم چنین پوروپزال آن رانوشت. بعد از آن (Hermannoberth ) آلمانی با یک نظریه ریاضی آن معادله را بسط داد و همگام با این عمل،
(Robert H.Goddard ) اولین موتور پیشران مایع در سال 1926 به پرواز درامد.
تحقیقات برای ساخت موشکهای با پیشرا نه ها مایع ادامه یافت تا اینکه منجر به ساخت اولین موشک نظامی (V-2) درآلمان گردید . این موشک از پیشرانه ای متشکل از اکسیژن مایع و اتیل الکل استفاده می کرد.این موشک در سال 1942 عملاً توسط آلما نها وارد جنگ شد.لذا اولین پیشرانه مایعی که بطورجدی در راکت های مایع سوز استفاده شد اتیل الکل به همراه اکسیژن مایع بود. ضربه ویژه این پیشرانه با الکل 75درصد در موشک(V-2) برابر 198 ثانیه بود اما در موشک( B2A) که از الکل 95 درصد استفاده شد،ایمپالس ویژه 241ثانیه بدست آمد.نکته قابل ذکر در مورد خانواده الکل ها این است که با تمام تغییرات در میزان غلظت الکل ها ،ضربه ویژه حاصله بسیار پایین بود ،لذا این سوخت کنار گذاشته بود.
حال در این قسمت گریزی به تاریخچۀ پیشرا نه های مایع کشور های مختلف می زنیم وسابقه آنها را مورد بررسی قرار می دهیم:
تاریخچه پیشرا نه مایع در آمریکا: در سال 1923 ، شخصی به نام Robert.H.Goddard اولین موتور پیشرا نه مایع با استفاده از اتر واکسیژن مایع ساخت اما بعد از مدتی جای این پیشرا نه را گازوییل/ اکسیژن مایع گرفت . Goddard اولین کسی بود که راکتی با پیشرانه مایع به فضا پر تا پ کرد.
در سال 1930 آزمایشگاه هوانوردی و درجه داری موسسه تکنولوژی آمریکاییGALCIT)) ازاسید نیتریک به عنوان (اکسنده) وسوخت هیدرو کربنی یا الکل (سوخت) و به دنبال آن از آنیلین به عنوان سوخت هم استفاده می کردند. و همچنین در (GALCIT)،پژوهشگران ترکیب (آنیلین ، اسید نیتریک) را در سال 1940 بصورت پیشرانه خود مشتعل یافتند.البته قابل ذکر است که دانشمندان فضایی و نظامی آمریکا در ناسا اولین پیشرانه خود مشتعل ،خود رادر سال1940 یافتند. تاریخچه پیشرا نه مایع در آلمان:یکی از پیشگامان قدیمی در عرصه پیشرا نه های مایع در آلمان ،(Hermann Oberth )است که او کارهای تحقیقاتی خویش را از سال 1930 آغاز کرد.
(Otto Lutz ) یکی دیگر از پیشگامان فضایی است که در سالهای (1945 تا 1935) یعنی در طی سال های جنگ جهانی دوم وحتی قبل از آن، ترکیبات مختلفی از پیشرانه های خود مشتعل که به بیش از 1100 نوع میرسد، از قبیل آلدهید،سیکلو پنتادین،الکل فور فورال ،و…، رامورد تحقیق و بررسی قرار دادند.بطوری که اولین پیشرانه خود مشتعل خود را درسال (1936) کشف کرده اند. همچنین این دانشمند تحقیقاتی در مورد منو پیشرانه ها انجام داده است وبعد از مدت اندکی به سمت پیشرانه های دوجزیی متمایل شد. وترکیب بسیاری از سوخت ها با پر اکسید هیدروژن (80 درصد)واسید نیتریک،را مورد بررسی قرار داد.
در آلمان شرکت ، هایی از جمله: شرکت (Helmuth water) وجود دارد که قدم نویی را در رابطه با پیشرا نه ها برداشته است و از این رو پیشرانه جدیدی به نام (C-Stoff )که مخلوطی از ترکیب:{ هیدرازین هید رات(30 در صد) ومتیل الکل(57 درصد) وآب (13 درصد)} به عنوان سوخت وهم چنین اکسنده این ترکیب به نام ((T-Stoff که شامل ( پر اکسید هیدروژن غلیظ شده ) می باشد را ساخته است.در سال های پیشین، در آلمان از تترا اکسید نیتروژن وگازوییل(نفت گاز)، برای موتور های با پیشرا نه مایع استفاده می کردند.
آقای Warmke اولین کسی بود که در جهان، در کشور آلمان در شهر Penemnda سعی کرد،که یک مخلوطی از تولید کند ولی زمانی که این ترکیب پیشرانه منفجر شد به مرگ او منجر شد.ولی بعداز این واقعه تلخ، در حدود 50 نوع از تک پیشرانه ها را دانشمندان آلمانی در یک محفظه تراست کوچک (TC)آتش زا مورد تحقیق و پژوهش قرار گرفته اندکه ما در این قسمت تعداد محدودی از آنها را نام می بریم .از قبیل:نیترو متان،اکسید اتیلن،مخلوطی از نیترو گلیسرین الکل هاو…. می باشد. قابل توجه است که در آلمان همۀ پیشرانه ها فوق الذکردراین سال های اخیر کنار گذاشته شده اند.چون این پیشرانه های تک جزیی فوق تولید انفجار شدیدی {چه با وجودعامل خارجی از جمله (ضربه ،گرما،اصطحکاک)و چه با نا خالصی درآنها} می کردند.
تاریخچه پیشرا نه مایع درژاپن: از سال 1935 اولین پیشرانه مایع در این کشور مورد بررسی قرار گرفته است که این پیشرا نه شامل (اکسیژن مایع/ الکل) بوده است. ولی به دلیل خاصی ،استفاده از این پیشرانه در سال 1939 متوقف شد.
در سال 1944 ،صنایع سنگین میستویشی اولین موتور پیشرا نه مایع به نام (Tokuro-1)را ساخت و برای پیشرا نه آن، از پیشرانه تک جزیی به نام پراکسید هیدروژن با محلول کا تالیست (پر منگنات سدیم -آب)، استفاده کرد.
این شر کت بزرگ ژاپنی در سال 1960،از یک پیشرانه قابل نگه داری در موشک های هواشناسی استفاده می کردند.هم چنین در این شر کت کروسین(سوخت)/اسید نیتریک یااکسیژن مایع به عنوان یک ترکیب پیشرانه مورد بررسی قرار داده اند.
در ژاپن از کروسین (سوخت)/ اکسیژن مایع در شاتل فضایی (Space Vehicle Launch) استفاده می شده است.
تاریخچه پیشرا نه مایع در بریتانیا:برنا مه این کشور درباره پیشرا نه های مایع در بین سال های (1947تا1971) می باشد. به طوری که انگیزه والگوی این کشورازبرنامه هاو تست های انجام شده درشرکت آلمانی به نام شرکت (Helmuth walter ) روی موتور(V-2) با استفاده از پیشرانه پراکسید هیدروژن، در پایان جنگ جهانی دوم گرفته شده است. .بریتانیا درسال های قبل از 1945 یعنی در طی جنگ جهانی دوم، روی پیشرانه {گازوییل(نفت گاز)/اکسیژن مایع رقیق شده باآب }،وبا یک فندک یا (شعله مستقیم) در موتور(Lizzy ) بررسی هایی انجام داده است.
در سال 1946، محققان بریتانیایی روی پیشرا نه پراکسید هیدروژن با غلظت بالای(90 درصد) و به دنبال آن الکل/اکسیژن مایع , هم چنین روی هیدرازین وآب آزمایشاتی وتحقیقاتی را در سیستم پیشرانش موشکی انجام داده ا ند.
در سال 1960 روی پیشرا نها ی(اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع)کارهای تحقیقاتی انجام داده اندوالبته این روند روی منوپیشرانه های قابل نگه داری وپیشرانه های دو گانه خود مشتعل از جمله: / مخلوط سوخت های آمین،تترا اکسید نیتروژن/ هیدرازین یا منو متیل هیدرازین، ادامه پیدا کرده است.
تاریخچه پیشرا نه مایع در هند:روند پیشرا نه مایع درهند از سال 1980 شروع شد در آغاز این امر،از پیشرانه های قابل نگه داری منو متیل هیدرازین/ تترا اکسید نیتروژن ا ستفاده کرده است. هم چنین از سال 1989 کار برروی پیشرانه(اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع) آغاز شده وتاکنون ادامه دارد.
تاریخچه پیشرا نه مایع درفرا نسه:کشور فرانسه تاریخ برجسته ای در رابطه با پیشرانه های مایع دارند. Robert Esnault .Pelterie اولین شخصی است که بین سالهای (1881-1957) در عرصه پیشرانه های مایع پیشگام می باشد.او برای اولین بار درسال 1931،با پیشرانه تک جزیی از نوع تترا نیترو متان کار کرد ولی بخاطر مخاطرات این نوع پیشرانه، آن را کنار گذاشت و دربین سالهای (1940- 1945) به سمت پیشرانه های دو گانه (اتر/ اکسیژن مایع) رفت.در سالهای پیشین، فرانسه هیدرازین باآب رقیق شده یا هیدرات هیدرازین،رابه جای هیدرازین خالص در بسیاری ازموتورها ی با پیشرانه مایع استفاده می کرده است که امروزه ،موتورهای(Viking) با پیشرانه دیگری به نام دی متیل هید رازین نا متقارن درعرصه پیشرانش موشکی استفاده می شود.
تاریخچه پیشرا نه مایع در روسیه:در شوروی بیش از 500نوع مختلف پیشرانه مایع ساخته وشناخته شده اند،در سال 1919 تلاش ها وبررسی هایی روی پیشرانه مایع صورت گرفته است .در بین سال های (1931-1933) تعدادی از ترکیبات پیشرانه در مرکز پژوهشی (GDL)،توسط (GLuskko ) تست وارزیا بی هایی انجام شده است.از قبیل:( اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع) ،تولوئن،گازوییل،الکل و کروسین .،نیترو متان، پراکسید هیدروژن،اسید نیتریک قرمز دود کننده.
محققان GDL تصمیم گرفته اند ،که منو پیشرانه ها ی که انفجار های شدیدی تولید می کنند را رها کنند و به همین خاطر به سمت پیشرانه ها ی دو گانه متمایل شدند. آنها در ابتدا به سراغ پیشرانه ها ی قابل نگه داری رفتندبه دلیل اینکه هیچ بخار اضافی تولید نمی کردند وهم چنین تشکیل حالت انجماد را نمی دهد . در سال 1933، اسید نیتریک /کروسین) و حتی چندین سال بعد ازآن، پیشرانه هایی به مانند:
(اکسیژن مایع/ هیدروژن مایع) و(کروسین/ اکسیژن مایع( را به دلیل عملکرد و تولید تراست بالا، مورد توجه ونظر محققان در چندین دهه بوده است.