Jelaskan Pertimbangan umum dari Impuls spesifik

Jumlah propelan dapat diukur dalam satuan massa maupun berat. Jika satuan massa yang digunakan, impuls spesifik merupakan impuls per satuan massa yang berdasarkan analisis dimensional memiliki satuan kecepatan, khususnya kecepatan buang efektif. Karena sistem SI berbasis massa, jenis analisis ini biasanya dilakukan dalam satuan meter per detik. Jika sistem satuan berbasis gaya digunakan, impuls dibagi dengan berat propelan (berat adalah ukuran gaya), menghasilkan satuan waktu (detik).

Laju perubahan momentum roket (termasuk propelannya) per satuan waktu sama dengan gaya dorong (thrust). Semakin tinggi impuls spesifik, semakin sedikit propelan yang diperlukan untuk menghasilkan besar gaya dorong tertentu dalam waktu tertentu. Pengertian ini tidak bisa disamakan dengan konsep fisika efisiensi energi yang nilainya justru dapat berkurang ketika impuls spesifik meningkat. Hal ini dapat terjadi karena sistem propulsi yang memberikan impuls spesifik tinggi memerlukan energi tinggi untuk melakukannya.

Gaya dorong (thrust) dan impuls spesifik juga bukan hal yang sama. Thrust adalah gaya yang dihasilkan oleh mesin dan tergantung pada jumlah massa reaksi yang mengalir melalui mesin. Impuls spesifik mengukur impuls yang diproduksi per satuan propelan dan sebanding dengan kecepatan buang. Contohnya, bipropelan LH2/LOx memiliki Isp yang lebih tinggi dibandingkan bipropelan RP-1/LOx tetapi menghasilkan thrust yang lebih rendah. Hal ini disebabkan oleh kerapatan gas buang LH2/LOx yang lebih rendah meskipun memiliki kecepatan buang yang lebih tinggi (H2O vs CO2 dan H2O). Dalam banyak kasus, sistem propulsi dengan impuls spesifik sangat tinggi - beberapa pendorong ion mencapai Isp 10.000 detik - justru menghasilkan thrust yang rendah.

Untuk mesin roket kimia, massa propelan untuk perhitungan impuls spesifik mencakup massa bahan bakar dan oksidator. Mesin roket berat dengan impuls spesifik yang lebih tinggi mungkin tidak efektif dibandingkan mesin yang lebih ringan dengan impuls spesifik yang lebih rendah, terutama jika mesin yang lebih ringan memiliki rasio dorong-berat yang lebih tinggi. Ini menjadi alasan penting bagi sebagian besar desain roket untuk memiliki banyak tahapan. Tahap pertama dioptimalkan untuk dapat menghasilkan gaya dorong tinggi agar mampu mendorong tahap selanjutnya yang memiliki impuls spesifik yang lebih tinggi ke ketinggian di mana mereka dapat melakukan pembakaran lebih efisien.

Untuk mesin air-breathing, hanya massa bahan bakar yang masuk dalam perhitungan impuls spesifik sementara udara luar yang memasuki mesin tidak ikut dihitung. Hambatan udara dan ketidakmampuan mesin untuk menjaga impuls spesifik yang tinggi pada laju pembakaran cepat adalah alasan mengapa tidak semua propelan digunakan secepat mungkin.

Jika bukan karena hambatan udara dan pengurangan propelan selama penerbangan, impuls spesifik akan menjadi ukuran langsung dari efektivitas mesin dalam mengubah bobot atau massa propelan menjadi momentum ke depan.