Hoe vliegt een raket?

Hoe vliegt een raket?

Een vliegtuig vliegt doordat een motor hem door de lucht stuwt of trekt. Die motor gebruikt brandstof. Een motor heeft ook lucht nodig, of beter gezegd, de zuurstof in de lucht. Misschien weet je wel dat de lucht voor ongeveer een vijfde deel uit zuurstof bestaat en voor vier vijfden uit stikstof (en nog een heel klein beetje andere gassen).
Voor een vliegtuig is dat geen probleem, want dat vliegt door de lucht. De vleugels van het vliegtuig werken alleen maar in de lucht. Dat komt dus mooi uit.
Een raket vliegt ook wel door de lucht, maar dan is maar een klein poosje. Na ongeveer een minuut is hij al zo hoog, dat er bijna gaan lucht meer is. Een raket moet dus zijn zuurstof meenemen. Je hebt vast wel eens de grote bruine tank gezien waarop de Space Shuttle is bevestigd. Daarin zit zuurstof. Maar ook de brandstof die de Space Shuttle nodig heeft zit in die tank.
De brandstof die de Space Shuttle gebruikt is waterstof. Waterstof is een gas, dat heel erg graag wil branden. Misschien heb je ooit wel eens dat stukje film gezien van de Zeppelin (zo'n sigaarvormige ballon) die in brand vloog. Daar zat dus waterstofgas in.
In plaats van waterstof wordt ook nog wel kerosine (petroleum) gebruikt. De Amerikanen gebruikten dat bijvoorbeeld in de grote Saturnus V maanraket en de Russen gebruiken het nog vaak in hun raketten.
De waterstof en zuurstof die in een raket worden meegenomen zijn niet gasvormig. De tanks zouden anders heel groot moeten zijn.
In speciale fabrieken worden de zuurstof en waterstof heel erg koud gemaakt. Zo koud, dat ze vloeibaar worden. De vloeistof is honderden malen 'kleiner' dan het gas.

Vuurpijlen
De Space Shuttle heeft ook nog motoren die anders werken. Ik bedoel de motoren die aan beide kanten van de grote bruine tank zitten. Daarin zit vaste brandstof. Die motoren lijken heel veel op vuurpijlen.
De brandstof die in deze raketten zit, lijkt op een soort rubber. De brandstof en de zuurstof zitten er al in, als het ware.
Nu is een vuurpijl in een seconde uitgebrand, maar de raketten met vaste brandstof die de Space Shuttle gebruikt, werken maar liefst twee minuten. Als zo'n vaste brandstofraket nog niet is gebruikt, dan bestaat de brandstof uit grote plakken met een gat in het midden. Dat gat is nodig, omdat de brandstof daar begint te verbranden.
Deze motor wordt gestart door een klein raketje, dat boven in de grote raket zit. Dit jaagt een geweldige vuurstraal door de opening in het midden van de raket. Hierdoor wordt de motor ontstoken. De brandstof begint dan van het midden naar buiten te branden. Na twee minuten is alle brandstof op en blijft er alleen een metalen koker over.

Zo vliegt hij
Nu moeten we toch eens bekijken hoe de motor eigenlijk een raket kan voortbewegen. Of je nu vloeibare brandstoffen gebruikt of vaste, in beide gevallen krijg je heel veel heet gas. Dat gas drukt in de motor. Er is maar een plek waar het uit kan, en dat is de opening van de raketmotor. Omdat het gas daar kan ontsnappen duwt de motor als het ware zichzelf vooruit.
Je kunt dit gemakkelijk zelf controleren door een ballon op te blazen en hem dan los te laten. De ballon vliegt door de kamer om dat het gas (de lucht in dit geval) hem voortduwt.
Een raket moet ook snel gaan. Daarom zit er een vernauwing in de raketmotor (bekijk de figuur maar eens goed). Het gas moet door een nauwere opening en gaat daardoor sneller stromen. Ook deze proef kun je gemakkelijk doen. Neem maar eens een tuinslang en laat er water door stromen. Dat gaat waarschijlijk met een niet zo'n krachtige straal. Knijp nu eens in het uiteinde van de slang en je zult zien dat de straal dunner wordt, maar dat hij wel verder kan spuiten.
Waar je raket moet vliegen is geen lucht. Je kunt dus niet als bij een vliegtuig met kleppen op de vleugels sturen. Een raket heeft trouwens geen vleugels.
Dus heeft men wat anders bedacht. In veel gevallen kunnen de motoren een beetje bewegen. Links, rechts, naar voren en naar achteren. Op die manier is de raket heel goed te sturen. Soms gebruikt men ook kleine raketmotoren aan de zijkanten van de raket die met straaltjes gas de raket in de goede positie houden.
Een raketmotor is zo sterk dat de hele raket omhoog geduwd wordt. De technici willen er dan ook wel voor zorgen, dat die raket zo licht mogelijk is. Er worden heel lichte materialen gebruikt, die tegelijkertijd heel sterk moeten zijn. Heel vaak worden metalen zoals titanium gebruikt. Dat is heel duur.

Testen
Alles moet ook getest zijn voordat het de ruimte in gaat. Dus de motoren moeten proefdraaien, de apparatuur aan boord moet getest worden in een tank waar geen lucht is. Ook laat men alles trillen om de toestand aan boord van de raket na te bootsen.
Er mag niets stuk gaan, want dooréén onderdeeltje kan de hele lancering van een raket mislukken.
Het bouwen van de raket zelf lijkt veel op het bouwen van een vliegtuig, want daar bouwen ze eigenlijk ook kokers van lichte, sterke materialen. Vaak heeft de luchtvaarindustrie dan ook te maken met de bouw van raketten.
Al met al zijn er heel veel mensen betrokken bij de bouw van een raket en je begrijpt dan ook wel, dat ze heel duur zijn. Een grote raket kost al gauw zo'n 300 tot 400 miljoen gulden. Daarbij is de lancering inbegrepen.
Zonde van het geld, want na zo'n tien minuten is er niets meer van de raket over. Alle delen die laag genoeg zijn vallen terug in de atmosfeer en verbranden daar. Andere delen blijven soms voor eeuwig in de ruimte zweven. Maar ja, een raket is de enige manier om een satelliet in de ruimte te brengen.

De Space Shuttle
De Amerikanen vonden het ook zonde van zo'n raket en gingen na de maanvluchten over een raket denken, die je opnieuw kunt gebruiken. Dat werd uiteindelijk de Space Shuttle. Het enige dat daarvan verloren gaat is de grote brandstoftank. De raketmotoren met vaste brandstof vallen aan parachutes naar beneden als ze uitgewerkt zijn.
De Shuttle zelf is steeds weer opnieuw te gebruiken.
Toch is een vlucht met een Space Shuttle veel duurder dan met een gewone raket. Dat viel dus erg tegen. Men is nu bezig met plannen voor een nieuw soort Space Shuttle, die op den duur wel heel voordelig moet kunnen werken.
Het voordeel van de Space Shuttle is, dat hij heel veel vracht kan meenemen en als het moet wel 9 astronauten.

Hoe betrouwbaar is een raket?
Van alle Space Shuttle vluchten die er op dit moment zijn gelanceerd, zijn er twee mislukt. Dat waren de Challenger, in januari 1986 en de Columbia op 16 januari 2003. Voor een raket is dit een heel goede score. Voor de mensen die aan boord waren, was het een regelrechte ramp.
De beste 'gewone' raket is de Amerikaanse Delta raket. Van de honderd vluchten gaan er gemiddeld twee fout. Dat is heel goed voor een raket. Ook de Russen hebben goede raketten die dit gemiddelde halen. Als vervoermiddel voor mensen is het echter een gevaarlijk apparaat. Je hebt dus op dit ogenblik als astronaut een kans van 1 op 50 om een Space Shuttlevlucht niet te overleven...

Terug naar de onderwerpen