ماذا تخبرنا الكيمياء عن طريقة عمل الصواريخ؟

الكيمياء هي جوهر عملية إطلاق الصواريخ، بينما يتم دفع الصواريخ بواسطة قانون نيوتن الثالث و الذي ينص على
" لكل فعل رد فعل مساوٍ ومعاكس لإخراج صاروخ من منصة الإطلاق " 

هذا الفعل يتم بفضل الكيمياء عن طريق إنشاء تفاعل كيميائي(احتراق) يطلق الغاز والجسيمات من أحد طرفي الصاروخ وسيذهب الصاروخ في الاتجاه الآخر. 
بشكل عام فإنه لإطلاق صاروخ للفضاء تُستخدم في محركات الصواريخ الكيميائية وقودًا (شيء يحترق) ومؤكسد (شيء يتفاعل مع الوقود) يتم تسميتهم بالدافع. 

عندما يتفاعل الدافع داخل غرفة الاحتراق ، ينتج التفاعل الكيميائي غازات ساخنة. إن طرد هذه الغازات الساخنة سريعة الانتشار وبسرعة عالية من فوهة الصاروخ هو الذي يولد الدفع اللازم لعملية الإنطلاق .
يمكن تخزين الوقود والمؤكسد على شكل مواد صلبة أو سائلة أو هجين (مزيج من المواد الصلبة والسائلة).

في المحركات التي تستخدم الوقود الصلب، 
يتم خلط الوقود والمؤكسد معًا،
 ويتم ضبطهما كمادة صلبة داخل غرفة الاحتراق. هذه المادة الصلبة تسمى الحبوب الدافعة، 
يعتمد معدل حدوث التفاعل الكيميائي  على نوع الوقود المختار ومساحة سطح الحبوب الدافعة.
 عادةً ما يكون الطول الداخلي عبارة عن مقطع مجوف لزيادة كمية الحبوب المكشوفة والمتاحة للتفاعل. 
غالبًا ما يتم استخدام مقطع مجوف على شكل نجمة للحفاظ على معدل حرق ثابت مع دفع متساوٍ.

تُستخدم في محركات الصواريخ التي تعمل بالوقود السائل (مثل الهيدروجين السائل أو الكيروسين) ومؤكسد سائل (مثل الأكسجين السائل). 
يتم تخزينها في خزانات منفصلة ثم يتم ضخها في غرفة الاحتراق حسب الحاجة. عندما يتم رشها في غرفة الاحتراق من خلال فوهات الحقن، فإنها تمتزج معًا وتتفاعل بسرعة قبل إخراجها.
يتميز نظام الوقود السائل في إمكانية التحكم في كمية الدفع،
 يتم ذلك عن طريق الحد من سرعة ضخ الوقود في غرفة الاحتراق.

يحتوي نظام الوقود الهجين على الوقود كمادة صلبة داخل غرفة الاحتراق،
يتم تخزين المؤكسد السائل في خزان منفصل،
ببساطة فإن النظام الهجين يجعل المؤكسد تحت الضغط في خزانه.
عندما يتم فتح الصمام يتم إطلاق هذا المؤكسد في غرفة الاحتراق ثم يتفاعل مع الوقود الصلب قبل طرده.1

ليس الوقود فقط يخبرنا عن كيمياء الصواريخ،
يتم اختيار هيكل الصاروخ و المكوك بعناية كيميائية فائقة حيث يستخدم الألمنيوم و التيتانوم نظراً لوزنه الخفيف، للمستقبل يتم إجراء اختبارات على ألياف كربونية لتشكيل هياكل الصواريخ منها،
بينما يستخدم لهيكل و زجاج المكوك المقرر عودته للأرض ألياف السليكا كونها عوازل فعالة في هذا المجال. 2
__________________________________
1
https://www.sciencelearn.org.nz/resources/2431-rocket-lab

2
https://howthingsfly.si.edu/ask-an-explainer/what-kind-materials-are-used-rockets