Propellantit

Propellantit ovat aineita, joita käytetään tuottamaan työntövoimaa raketeissa ja muissa propulsioprosesseissa. Reaktioissa syntyvä kaasu laajenee nopeasti ja poistuu järjestelmästä, mikä luo työntövoiman. Propellantit jaotellaan pääpiirteittäin tilan mukaan (kiinteät ja nestemäiset) sekä kemiallisen koostumuksen mukaan (yksi- tai kahden komponentin järjestelmät). Monimutkaisissa järjestelmissä propellanteilla voidaan myös hallita tulenlaskua ja uudelleenkäynnistystä.

Kiinteät propellantit koostuvat kiinteästä rakenteesta, jossa polttoaine ja oksidantti sekä sideaine muodostavat yhtenäisen massan. Ne ovat yleisiä kiinteärakenteisissa raketeissa ja tyypillisesti itse purkautuvia seuraavien laukaisujen välillä. Kiinteät propellantit tarjoavat korkean tiheyden ja yksinkertaisen mekanismin, mutta niiden suorituskyky ja uudelleenkäyttömahdollisuudet ovat rajoitetummat.

Nestemäiset propellants ovat nesteinä varastoitavia ja usein jaettu kahteen pääryhmään: bipropellantit, joissa polttoaine ja oksidantti ovat erillisinä komponentteina, sekä monopropellantit, jotka koostuvat yhdestä reagoivasta aineesta. Bipropellantteja käytetään laajasti erityisesti kehittyneissä raketeissa ja kuljettajissa, kuten korkean suorituskyvyn moottoreissa. Monopropellantit koostuvat yhdestä kemiallisesta komponentista, joka hajoaa reaktiivisesti katalyyttisesti. Nestemäiset järjestelmät mahdollistavat nopean säätelyn sekä käynnistyksen uudelleen, mutta vaativat tiukkaa lämmöneristystä ja tarkkaa säiliötekniikkaa.

Hypergoliset propellantit syttyvät kosketuksella toisiinsa, mikä mahdollistaa yksinkertaisen käynnistyksen ja toistrottamisen. Niitä käytetään esimerkiksi joidenkin avaruusalusten reittiohjauksiin, mutta niihin liittyy korkea toksisuus ja säilytysongelmat.

Käyttö ja kehitys suuntautuvat usein ympäristöystävällisyyteen, turvallisuuteen ja uudelleenkäytettävyyteen. Esimerkkeinä kehitetään vihreämpiä propellanteja sekä cryogeenisiä ja kevyempiä ratkaisuja, jotka parantavat tehokkuutta ja vähentävät ympäristövaikutuksia.