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従来の液体水素の450秒を1700秒に, っていうのはまあ間違ってはいないんですけど, ロケット工学的には比推力 [wikipedia.org]と言ったほうが良いでしょう.
450秒というのは液水液酸ロケットの場合の値で, この値は化学反応ロケットの場合は燃料/推進剤の単位重量あたりの発生エネルギが大きいほど大きくなるのですが, 通常の酸素燃焼の3倍以上の反応エネルギを絞り出すのか, あるいはリチウムあたりと反応させて軽量な推進剤で噴射速度を稼ぐのか, そのあたりの仕組みはちょっと分からないですね.
私もどんな仕組みなのか興味ありますね。仕組みは分かりませんが、高比推力の理由がどうやら燃料が金属水素のみのところにあるようです。
通常の水素と酸素の燃料の場合、完全に反応させると大体16MJ/kgのエネルギーが発生しますが、比推力を上げる為に水素過多(つまり未燃焼の水素がある)にするので、およそ10MJ/kgだそうです。(比推力は温度の平方根に比例し平均分子量の平方根に反比例するので、エネルギーを下げる→温度が下がるのと分子量を小さくするのとを(他にもタンクの重さとか色々)トレードオフして混合比を考慮します。)
水素の金属状態である準安定状態から通常の水素分子になると216MJ/kg(でかい!)のエネルギーが発生するそうです。(どうやって反応させるのかは分かりませんが…どうやるんでしょうね…)燃焼室の耐熱を無視すれば、高温かつ低平均分子量(ほぼ100%水素。また、高温により一部の分子が解離状態になるので更に軽くなる。)から高比推力が期待できます。どうやら燃焼室が100気圧、7000K(水素分子の半分程度が解離状態)のときで1700secになるそうな。
燃焼室の耐熱を考慮して今までのロケットエンジンと同じ程度の温度にしたとしても、1000secを少し超えるくらいのエンジンができるそうな(そりゃ水素だけで分子量が小さいから当たり前だけど)。
反応というか加熱して昇華させてやればいいだけでは発想としては液体水素を加熱して噴射する太陽熱推進や熱核推進の同類で比推力が約2倍と
金属水素→気体水素は相変化であって化学反応ではないでしょう。よくわかりませんけど、変化させるには減圧するだけで十分じゃないですかね。
3態+プラズマみたいな考え方だとそうなんだけど、ここで言ってるのはむしろ同素体ですね。水素分子やヘリウムは絶対零度ギリギリまで冷やしても液体までしかいかない。炭素原子を冷やしても黒鉛になるだけで、ダイヤモンドにはならない。
だから、金属水素が「安定的」なら化学反応は必須だと思いますよ。そのための酸素で、活性化エネルギーを燃焼で稼いで、あとは自発的にって話でしょう。
1液というか1剤というか…そういう自発的なものって反応のし易さによって文鎮的か燃料的か爆薬的かになるわけですよね。解放されるエネルギーが大きいので扱いが結構難しい(爆発的)かもしれませんね。活性化エネルギーとの兼ね合いもありますが…想像できん…実験屋さんも冷や汗たらしながら実験するのでしょうかね。
ワイヤー状の金属水素の先端をトーチのようなもので点火して、そのワイヤーを送り出しながら燃焼させる感じのとか、粉末状のものを噴射するのとか色々想像してます。もし金属水素が塊で製造されて、そこから粉末にするのを想像すると、何だか爆発
金属水素→原子状水素なら相変化だけど、原子状水素→分子状水素は化学反応。たぶん水素原子同士が結合して分子になるときにエネルギーが発生するんだろうけど、効率的に反応させるなら触媒が必要になるかも知れないってことかと。
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計算機科学者とは、壊れていないものを修理する人々のことである
燃焼時間 (スコア:2)
従来の液体水素の450秒を1700秒に, っていうのはまあ間違ってはいないんですけど, ロケット工学的には比推力 [wikipedia.org]と言ったほうが良いでしょう.
450秒というのは液水液酸ロケットの場合の値で, この値は化学反応ロケットの場合は燃料/推進剤の単位重量あたりの発生エネルギが大きいほど大きくなるのですが, 通常の酸素燃焼の3倍以上の反応エネルギを絞り出すのか, あるいはリチウムあたりと反応させて軽量な推進剤で噴射速度を稼ぐのか, そのあたりの仕組みはちょっと分からないですね.
Re:燃焼時間 (スコア:1)
450秒というのは液水液酸ロケットの場合の値で, この値は化学反応ロケットの場合は燃料/推進剤の単位重量あたりの発生エネルギが大きいほど大きくなるのですが, 通常の酸素燃焼の3倍以上の反応エネルギを絞り出すのか, あるいはリチウムあたりと反応させて軽量な推進剤で噴射速度を稼ぐのか, そのあたりの仕組みはちょっと分からないですね.
私もどんな仕組みなのか興味ありますね。仕組みは分かりませんが、高比推力の理由がどうやら燃料が金属水素のみのところにあるようです。
通常の水素と酸素の燃料の場合、完全に反応させると大体16MJ/kgのエネルギーが発生しますが、比推力を上げる為に水素過多(つまり未燃焼の水素がある)にするので、およそ10MJ/kgだそうです。(比推力は温度の平方根に比例し平均分子量の平方根に反比例するので、エネルギーを下げる→温度が下がるのと分子量を小さくするのとを(他にもタンクの重さとか色々)トレードオフして混合比を考慮します。)
水素の金属状態である準安定状態から通常の水素分子になると216MJ/kg(でかい!)のエネルギーが発生するそうです。(どうやって反応させるのかは分かりませんが…どうやるんでしょうね…)燃焼室の耐熱を無視すれば、高温かつ低平均分子量(ほぼ100%水素。また、高温により一部の分子が解離状態になるので更に軽くなる。)から高比推力が期待できます。どうやら燃焼室が100気圧、7000K(水素分子の半分程度が解離状態)のときで1700secになるそうな。
燃焼室の耐熱を考慮して今までのロケットエンジンと同じ程度の温度にしたとしても、1000secを少し超えるくらいのエンジンができるそうな(そりゃ水素だけで分子量が小さいから当たり前だけど)。
Re: (スコア:0)
反応というか加熱して昇華させてやればいいだけでは
発想としては液体水素を加熱して噴射する太陽熱推進や熱核推進の同類で比推力が約2倍と
Re: (スコア:0)
金属水素→気体水素は相変化であって化学反応ではないでしょう。よくわかりませんけど、変化させるには減圧するだけで十分じゃないですかね。
Re:燃焼時間 (スコア:1)
3態+プラズマみたいな考え方だとそうなんだけど、ここで言ってるのはむしろ同素体ですね。水素分子やヘリウムは絶対零度ギリギリまで冷やしても液体までしかいかない。炭素原子を冷やしても黒鉛になるだけで、ダイヤモンドにはならない。
だから、金属水素が「安定的」なら化学反応は必須だと思いますよ。そのための酸素で、活性化エネルギーを燃焼で稼いで、あとは自発的にって話でしょう。
Re: (スコア:0)
1液というか1剤というか…そういう自発的なものって反応のし易さによって文鎮的か燃料的か爆薬的かになるわけですよね。解放されるエネルギーが大きいので扱いが結構難しい(爆発的)かもしれませんね。活性化エネルギーとの兼ね合いもありますが…想像できん…実験屋さんも冷や汗たらしながら実験するのでしょうかね。
ワイヤー状の金属水素の先端をトーチのようなもので点火して、そのワイヤーを送り出しながら燃焼させる感じのとか、粉末状のものを噴射するのとか色々想像してます。もし金属水素が塊で製造されて、そこから粉末にするのを想像すると、何だか爆発
Re: (スコア:0)
金属水素→原子状水素なら相変化だけど、原子状水素→分子状水素は化学反応。
たぶん水素原子同士が結合して分子になるときにエネルギーが発生するんだろうけど、効率的に反応させるなら触媒が必要になるかも知れないってことかと。