ประเภทของจรวด
จรวด หมายถึงขีปนาวุธ, ยานอวกาศ, เครื่องบิน หรือพาหนะอื่นใดที่อาศัยแรงผลักดันของไอเสียที่มีต่อตัวจรวดในการพุ่งไปข้างหน้า โดยใช้การเผาผลาญเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์จรวด ในจรวดทุกชนิดไอเสียจะเกิดขึ้นทั้งหมดจากเชื้อเพลิงขับดันที่บรรทุกไปด้วยภายในจรวดก่อนที่จะถูกใช้งาน [1]
จรวดเคมีสร้างพลังงานจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงจรวด ผลจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงและตัวอ๊อกซิไดซ์ภายในห้องเผาไหม้จะทำให้เกิดก๊าซร้อนที่มีอุณหภูมิสูงมากและขยายตัวออกไปทางหัวฉีดทำให้ก๊าซเคลื่อนที่ด้วยความเร่งในระดับไฮเปอร์โซนิก ซึ่งทำให้เกิดแรงผลักมหาศาลต่อตัวจรวดตามกฎข้อที่สามของนิวตัน (แรงกิริยาเท่ากับแรงปฏิกิริยา)โดยในทางทหารและสันทนาการมีประวัติของการใช้จรวดเป็นอาวุธและเครื่องมือในช่วงเวลานั้น
จรวดได้ถูกใช้สำหรับงานทางทหารและสันทนาการ ย้อนกลับไปอย่างน้อยศตวรรษที่ 13 ในประเทศจีน (China) [2] ในทางทหาร, วิทยาศาสตร์และอุตสาหกรรมได้ใช้จรวดเป็นอาวุธและเครื่องมือแต่ก็ยังไม่เป็นที่แพร่หลายจนกระทั่งถึงศตวรรษที่ 20, เมื่อวิทยาการที่เกี่ยวกับจรวดได้ถือกำเนิดขึ้น เป็นการเปิดประตูสู่ยุคอวกาศ,กับการที่มนุษย์กำลังจะไปเหยียบดวงจันทร์ จรวดได้ถูกใช้สำหรับทำดอกไม้ไฟและอาวุธ, เก้าอี้ดีดตัวสำหรับนักบินและพาหนะสำหรับนำส่งดาวเทียม, นักบินอวกาศ และการสำรวจดาวเคราะห์ต่าง ๆ
ในขณะที่จรวดที่ไม่ค่อยมีประสิทธิภาพนั้นจะใช้สำหรับการขับเคลื่อนด้วยอัตราเร็วที่ต่ำ ๆ, นักวิทยาศาสตร์จะเปรียบเทียบหาจรวดที่มีแรงขับเคลื่อนในระบบอื่น ๆ, ที่มีน้ำหนักเบากว่าและมีประสิทธิภาพสูงกว่า, ทำให้สามารถสร้างความเร่งในการเคลื่อนที่ของจรวดได้มากขึ้น และสามารถทำให้เคลื่อนที่ด้วยอัตราเร็วที่สูงอย่างยิ่งด้วยประสิทธิภาพที่เหมาะสม
จรวดเคมีเป็นชนิดของจรวดที่พบมากที่สุดและพวกมันมักจะสร้างไอเสียโดยการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงจรวด จรวดเคมีต้องการที่เก็บพลังงานเชื้อเพลิงที่มีขนาดใหญ่โตมากในรูปแบบที่พร้อมจะปลดปล่อยตัวเองออกมาได้อย่างง่ายดาย และมีอันตรายมาก อย่างไรก็ตาม, จะต้องทำด้วยการออกแบบอย่างรอบคอบ, การทดสอบ, การก่อสร้าง, และใช้ความเสี่ยงอันตรายให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้
ประเภทของจรวด
ลักษณะของยานพาหนะที่เรียกว่าจรวด
แซทเทิร์น 5 (Saturn V) เป็นจรวดที่ใหญ่ที่สุดที่ประสบความสำเร็จในการบิน
พาหนะ “จรวด” มักจะสร้างในแบบฉบับรูปร่างที่สูงเพรียว ที่จะยื่นยาวออกไปในแนวตั้ง แต่ก็มีหลายชนิดที่สร้างขึ้นให้มีความแตกต่างกันออกไป
รุ่นเล็ก ๆ เช่น จรวดบอลลูน, จรวดน้ำ, skyrockets หรือจรวดเชื้อเพลิงแข็งขนาดเล็กที่สามารถหาซื้อได้ที่ร้านขายของเล่น
ขีปนาวุธ (missiles)
จรวดอวกาศ เช่น จรวดแซทเทิร์น 5 (Saturn V) ที่ใช้สำหรับโครงการอะพอลโล (Apollo)
รถจรวด (rocket car)
จักรยานจรวด (rocket bike)
เครื่องบินจรวด (rocket-powered aircraft)
เลื่อนจรวด (rocket sled)
รถไฟจรวด (rocket train)
จรวดตอร์ปิโด (rocket torpedo)
ยานบินส่วนบุคคล (jet pack)
ระบบการหนีภัยฉุกเฉิน เช่น ระบบเก้าอี้ดีดตัวและระบบดีดตัวนิรภัย (ejection seat and launch)
ยานสำรวจอวกาศ (space probe) [70]
การออกแบบ
การออกแบบสร้างจรวดสามารถทำได้ง่ายเพียงใช้หลอดกระดาษแข็งที่เต็มไปด้วยผงสีดำ (ดินปืน) แต่เพื่อให้มีประสิทธิภาพ การออกแบบจรวดหรือขีปนาวุธที่ถูกต้องเกี่ยวข้องกับการเอาชนะจำนวนของปัญหาที่ยุ่งยาก ความยากลำบากที่สำคัญ ได้แก่ การระบายความร้อนในห้องเผาไหม้, ปั๊มเชื้อเพลิง (ในกรณีของเชื้อเพลิงเหลว), การควบคุมและแก้ไขทิศทางของการเคลื่อนที่ [71]
ไดอะแกรมของเครื่องยนต์จรวดเชื้อเพลิงเหลวและกระแสของการไหลผ่านท่อและปั๊มกังหันเทอร์ไบน์ของเชื้อเพลิงและตัวอ๊อกซิไดซ์ (ซึ่งช่วยระบายความร้อนของผนังห้องเผาไหม้และหัวฉีดไปด้วยในตัว) โดยรวม
ส่วนประกอบ
จรวดประกอบไปด้วยเชื้อเพลิงจรวด, ที่บรรจุเชื้อเพลิงจรวด (เช่นถังเชื้อเพลิงจรวด) และหัวฉีด จรวดยังอาจจะมีเครื่องยนต์จรวดหนึ่งเครื่องหรือมากกว่า, อุปกรณ์รักษาเสถียรภาพทิศทาง (เช่น ครีบหางควบคุมทิศทาง, เครื่องยนต์จรวดเล็กสำหรับปรับทิศทางหรือ เข็มทิศไจโรแบบ 3 แกนมิติ เพื่อรักษาทิศทางเดิมของตัวจรวดเอาไว้ในการกลับคืนสู่ที่หมายเดิม หรือที่เรียกกันว่า “กิมบอล” (gimbal), เครื่องยนต์จรวดสำหรับปรับความเร็ว, ไจโรสโคป)
และโครงสร้างตัวจรวด (มักจะเป็นจรวดท่อนเดียว) จะถือองค์ประกอบเหล่านี้เข้าด้วยกัน จรวดที่มุ่งหมายสำหรับใช้ในชั้นบรรยากาศด้วยอัตราเร็วสูงยังมีแฟร์ริ่ง (fairing) หรือโครงสร้างที่เป็นเปลือกนอกของตัวอากาศยานมีหน้าที่เป็นแผ่นเปลือกนอกที่ห่อหุ้มตัวอากาศยานนั้น ๆ และยังมีหน้าที่อีกอย่างคือ ช่วยลดแรงต้านทานจากกระแสการไหลของอากาศในทางหลักอากาศพลศาสตร์อีกด้วย ตัวอย่างเช่น กรวยจมูกของจรวด (nose cone), ซึ่งมักจะบรรจุสัมภาระน้ำหนักบรรทุกเอาไว้อยู่ภายใค้ฝาครอบของกรวยจมูกจรวดเอาไว้ด้วย [72]
เช่นเดียวกับองค์ประกอบเหล่านี้จรวดสามารถมีจำนวนขององค์ประกอบอื่น ๆ ได้อีก เช่น ปีก (เครื่องบินจรวด (rocketplane)), ร่มชูชีพ, ล้อ (รถยนต์จรวด), แม้แต่, ในความรู้สึก, ส่วนบุคคล (เข็มขัดจรวด (rocket belt) หรือ ยานบินส่วนบุคคล (Jet pack)) ยานพาหนะที่พบบ่อยมีระบบนำทาง (navigation system) และระบบนำวิถี (guidance system) ที่มักจะใช้การนำทางด้วยดาวเทียม (satellite navigation) และระบบนำทางด้วยความเฉื่อย (inertial navigation system)
