Apa keuntungan dari propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair?
Hidrogen cair dan oksigen cair adalah gas industri cair yang umum, masing-masing memiliki karakteristiknya sendiri dalam hal sifat kimia, aplikasi, penyimpanan, dan pemrosesan.
Hidrogen Cair (LH2):
sifat kimia:
Gas hidrogen mencair pada suhu yang sangat rendah (-253 °C).
Ini adalah unsur paling ringan di alam semesta, tidak berwarna dan tidak berbau, dengan nilai panas pembakaran yang sangat tinggi.
Tujuan:
Terutama digunakan sebagai bahan bakar roket, khususnya dalam industri kedirgantaraan, hidrogen cair dikombinasikan dengan oksigen cair sebagai propelan.
Dalam penelitian fisika eksperimental, hidrogen cair dapat digunakan sebagai pendingin.
Pembawa energi potensial yang dapat digunakan dalam ekonomi energi hidrogen.
Penyimpanan dan Penanganan:
Wadah yang memiliki isolasi tinggi diperlukan untuk mempertahankan kondisi suhu rendah, biasanya menggunakan bahan penyerap super.
Karena hidrogen merupakan gas yang mudah terbakar, tindakan pencegahan kebakaran dan ledakan yang ketat diperlukan saat penyimpanan dan penanganan.
Oksigen Cair (LOX):
sifat kimia:
Oksigen mencair pada suhu yang sangat rendah (-183 ° C).
Ini adalah cairan biru muda dengan sifat pengoksidasi yang kuat.
Tujuan:
Terutama digunakan sebagai oksidator untuk roket, dikombinasikan dengan bahan bakar (seperti hidrogen cair) untuk menghasilkan daya dorong.
Dalam bidang medis, oksigen cair digunakan untuk terapi oksigen dan dukungan pernapasan.
Dalam industri baja, oksigen cair digunakan untuk meningkatkan suhu pembakaran guna mempercepat pencairan logam.
Penyimpanan dan Penanganan:
Wadah yang terisolasi dengan baik juga diperlukan untuk menjaga suhu tetap rendah.
Meskipun oksigen cair sendiri tidak terbakar, ia dapat sangat mendukung pembakaran, sehingga perlu ditangani dengan hati-hati untuk menghindari risiko kebakaran dan ledakan.
Penggunaan gabungan hidrogen cair dan oksigen cair:
Hidrogen cair dan oksigen cair sering digunakan bersama-sama sebagai propelan roket karena keduanya dapat menghasilkan impuls spesifik yang sangat tinggi (indikator efisiensi propelan) saat digabungkan, sehingga menghasilkan daya dorong yang kuat. Kombinasi ini disebut "sistem propulsi oksigen cair hidrogen cair" atau "sistem propulsi dua komponen". Hidrogen cair digunakan sebagai bahan bakar dan oksigen cair digunakan sebagai oksidan. Keduanya bercampur dan terbakar di ruang pembakaran, menghasilkan sejumlah besar energi panas dan uap air untuk mendorong roket ke atas. Keuntungan dari sistem ini adalah efisiensi tinggi dan ramah lingkungan (produk pembakaran sebagian besar adalah air), tetapi kerugiannya adalah persyaratan penyimpanan dan pemrosesan untuk hidrogen cair dan oksigen cair tinggi, dan biayanya relatif tinggi.
Apa keuntungan dari propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair?
Sistem propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair mempunyai keunggulan sebagai berikut:
Impuls spesifik tinggi:
Impuls spesifik merupakan indikator utama untuk mengukur efisiensi propelan roket, dan kombinasi hidrogen cair dan oksigen cair memiliki nilai impuls spesifik yang sangat tinggi, yang berarti keduanya dapat memberikan daya dorong yang lebih kuat dan konsumsi bahan bakar yang lebih efisien.
Kepadatan energi tinggi:
Hidrogen cair memiliki nilai panas pembakaran yang sangat tinggi, dan energi yang dilepaskan per satuan massa pembakaran hidrogen jauh lebih tinggi daripada bahan bakar umum lainnya, yang memungkinkan sistem penggerak oksigen cair hidrogen cair menyediakan sejumlah besar energi.
perlindungan lingkungan
Produk utama dari pembakaran hidrogen cair dan oksigen cair adalah uap air, hampir tidak ada emisi berbahaya lainnya, sehingga dampaknya terhadap lingkungan relatif kecil.
Efek pendinginan:
Hidrogen cair dapat menyerap sejumlah besar panas selama penguapan, membuatnya cocok sebagai pendingin untuk mesin roket dan membantu menurunkan suhu ruang pembakaran.
Keandalan dan keamanan:
Baik hidrogen cair maupun oksigen cair merupakan zat yang relatif stabil. Meskipun hidrogen cair mudah terbakar, ia tidak akan terbakar secara spontan tanpa adanya oksigen, sedangkan oksigen cair sendiri tidak terbakar dan hanya mendukung pembakaran jika dicampur dengan bahan bakar.
Dapat digunakan kembali:
Dengan kemajuan teknologi, penggunaan kembali sistem propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair semakin meningkat, yang membantu mengurangi biaya jangka panjang.
Cocok untuk roket besar:
Untuk misi luar angkasa yang membutuhkan propelan dalam jumlah besar, sistem propulsi hidrogen cair dan oksigen cair merupakan pilihan ideal karena kepadatan energi dan impuls spesifiknya yang tinggi.
Meskipun sistem propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair memiliki keunggulan, ada juga beberapa tantangan dan keterbatasan, seperti:
Kesulitan dalam penyimpanan dan transportasi: Baik hidrogen cair maupun oksigen cair perlu disimpan pada suhu yang sangat rendah, yang memerlukan wadah berinsulasi tinggi dan teknologi suhu rendah yang rumit.
Biaya: Biaya produksi, penyimpanan, dan transportasi hidrogen cair relatif tinggi, yang meningkatkan keseluruhan biaya peluncuran roket.
Volume dan berat: Untuk menyimpan propelan cair, diperlukan tangki penyimpanan yang lebih besar, yang dapat meningkatkan volume dan berat roket.
Secara keseluruhan, sistem propulsi roket hidrogen cair dan oksigen cair memiliki keunggulan signifikan dalam hal kinerja dan keramahan lingkungan, tetapi menghadapi tantangan dalam hal ekonomi dan kompleksitas teknologi. Dengan perkembangan teknologi, tantangan ini secara bertahap dapat diatasi.
