Je leest:

Vaste brandstof beter in de ruimte

Vaste brandstof beter in de ruimte

Auteur: | 19 juli 2004

Vaste brandstof is veiliger en brandt beter, zeggen twee Amerikaanse ingenieurs. Aan boord van NASA’s Vomit Comet vergeleken ze vaste en gasvormige brandstof in gewichtsloze toestand.

Fokion Egolfopoulos en Charles Campbell van de Viterbi ingenieursschool (Universiteit van Zuid-Californië) claimen dat vaste brandstof veiliger en beter is dan gasvormige. Ze baseren dat op experimenten in gewichtsloze toestand, waarbij ze de verbranding van de twee soorten brandstof vergeleken. Vaste brandstof bleek in vrije val beter te verbranden dan in de aardse zwaartekracht. Omdat vaste brandstof minder makkelijk ontsteekt dan gasvormige, is het materiaal ook meteen veiliger.

In gewichtsloze toestand zien vlammen er heel anders uit dan we gewend zijn. In de ruimte is een kaarsenvlam bolvormig (links). Op aarde wijst een juist kaarsenvlam omhoog (rechts), omdat de zwaartekracht een scheiding tussen verschillende gassen in de vlam veroorzaakt.

Om het effect van gewichtsloosheid op vaste en gasachtige brandstoffen te testen, maakten Egolfopoulos en Campbell een rit met NASA’s speciale vliegtuig, dat korte perioden van vrije val mogelijk maakt. In een kogelbaan schiet het vliegtuig eerst naar 10 km. hoogte, waarna de piloot het vliegtuig naar de aarde laat vallen. Tijdens de val van 23 seconden valt alles aan boord met dezelfde snelheid – en is dus gewichtsloos. Denk je maar eens in dat je die rit dertig keer achter elkaar maakt, en het is meteen duidelijk waarom het vliegtuig de bijnaam ‘Vomit Comet’ (kots-komeet) heeft…

Aan boord van de Vomit Comet was het experimenteren geblazen. Post-doc Mustafa Gurhan Andac was aan boord en vertelt: “je hebt maar zo’n 23 seconden om het experiment uit te voeren. Het was dus zaak om de vlammen vóór de vrije val aan te steken en dan snel te meten in die paar kostbare seconden gewichtsloosheid.”

Het experiment bestond uit twee laminaire stromen (zonder turbulentie) van gas. Een van die gassen was een brandstof, de andere een inerte ‘drager’ voor bolletjes vaste brandstof. Op aarde moet de laatste gasstroom relatief snel bewegen om de bolletjes naar de vlam te duwen. Daardoor ontsteken sommige bolletjes maar half en verbrandt het materiaal niet optimaal. In vrije val kan de gasstroom langzamer bewegen omdat de zwaartekracht de bolletjes niet terugtrekt. De vaste brandstof heeft alle tijd om te ontsteken en op te branden.

Het experiment bestond uit twee laminaire stromen (zonder turbulentie) van gas. De bovenste vlam bestaat uit gasvormige brandstof; de onderste is zelf geen brandstof, maar draagt kleine deeltjes vaste brandstof met zich mee. bron: UCS Viterbi School of Engineering

Vaste brandstof ziet al veel toepassingen in de ruimtevaart. De twee Solid Rocket Boosters (SRB’s) bijvoorbeeld, die de space shuttle de ruimte in stuwen, werken op vaste brandstof. Ook het particuliere ruimteschip SpaceShipOne gebruikt vaste brandstof tijdens de lancering. Futurischer toepassingen zijn er genoeg: NASA speculeert over missies naar Mars of de maan. Door daar grondstoffen voor vaste brandstoffen te winnen voor de terugreis, bespaart de organisatie een hoop brandstof op de heenreis.

Voorlopig blijft het bij experimenteren. Egolfopoulos en Campbell hebben een computermodel van hun vaste brandstoffen gemaakt dat gebruik maakt van hun experimentele gegevens. Daarmee hopen ze het gedrag van allerlei vaste brandstoffen te kunnen voorspellen.

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 19 juli 2004

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.