Mis on kosmoseaparaadi tõukejõud?

Kosmoselaeva tõukejõud on üldine termin, mida kasutatakse mitmesuguste kasutatud, praegu kasutatavate ja tulevikus kasutatavate meetodite kirjeldamiseks, et võimaldada kosmoselaeval Maa atmosfääris või kosmoses reisides kiirendada ja aeglustada. Praegused ja ajaloolised kosmosesõidukite tõukejõusüsteemid jagunesid üldiselt ühte kahest kategooriast; tahkekütusesüsteemid ja vedelkütusesüsteemid. Tulevased kosmoselaevad võivad olla varustatud tuuma-, elektromagnet- või ioontõukejõusüsteemidega.

Paljud usuvad, et tahkekütuse rakette kasutati esimest korda relvadena juba 13. sajandil ja kõik kuni 20. sajandi alguseni välja töötatud raketid kasutasid tahket kütust. Tahkekütusel töötavad tõukejõusüsteemid on üldiselt vähem lenduvad kui vedelkütusel töötavad tõukejõusüsteemid, mis muudab nende pikemaajalise ladustamise lihtsamaks ja muudab nendega töötamise ohutumaks. Tahkekütusesüsteemide negatiivne külg on see, et pärast nende süütamist ei saa neid enne välja lülitada, kui kogu raketikütus on põletatud.

Suutmatus vajaduse korral mootorit välja lülitada on takistanud tahkekütuse süsteemide kasutamist kosmoselaeva tõukejõusüsteemide peamise alusena, mis üldiselt nõuavad mootorite vajaduse korral käivitamist ja seiskamist. Tahkekütusesüsteemid on aga leidnud püsiva koha kosmoseaparaadi stardi tõukejõusüsteemi osana. Tahked raketivõimendid on järjekindlalt olnud Venemaa kosmoseprogrammi stardisüsteemide osaks alates Sputnik I stardist 1957. aastal. Samuti on USA kasutanud tahkekütusevõimendusi oma mehitamata kosmoselaevade programmis alates 1950. aastate lõpust ning Space Shuttle süsteemi suurimad seni mehitatud kosmoselendudeks kasutatud tahked raketivõimendid.

Esimese vedelkütusel töötava raketi lasi 1920. aastate lõpus teele Ameerika teadlane Robert Goddard, keda peeti kaasaegse raketitehnika isaks. Goddard uskus, et vedelkütusel töötavad raketid annavad rohkem võimsust ja on tõhusamad kui nende tahkekütusel töötavad raketid. Vedelkütusel töötav rakett sillutas teed suuremate ja võimsamate rakettmootorite ning tõukejõusüsteemide väljatöötamisele, mis ühel päeval avavad kosmoseajastu. Vedelkütuse jõusüsteemid kasutavad kütust, nagu vedel vesinik, petrooleum või alkohol, ja oksüdeerijat, nagu vedel hapnik. Oksüdeerija annab kütuse süütamiseks ja põletamiseks vajaliku hapniku, mis omakorda võimaldab kosmoselaeva tõukejõusüsteemil töötada kosmose hapnikuvaeses keskkonnas.

Paljud eksperdid nõustuvad, et päikesesüsteemi mehitatud uurimine nõuab tulevasi kosmoseaparaadi tõukejõusüsteeme, mis põhinevad sellistel tehnoloogiatel nagu ioon või tuumaenergia, mis võivad olla tõhusamad ja tõhusamad ning vajavad vähem kütust kui praegused kosmoseaparaadi tõukejõusüsteemid. Ioonmootorid loovad gaasi ioniseerimise teel sisuliselt elektrivälja. Seejärel surutakse ioonid või laetud aatomid välja, tekitades tõukejõu. Tuumakosmoselaeva tõukejõusüsteemid töötaksid tuumareaktori kasutamise kaudu, mis soojendab vedelkütust, näiteks vedelat vesinikku, ja sunnib selle mootorist välja, luues vajaliku tõukejõu.