Raptor (raketmotor)

Raptor är en flerstegad raketmotor som förbränner flytande metan och flytande syre som oxidationsmedel, under utveckling av det amerikanska företaget Spacex. Motorn används till en fullt återanvändbar bärraket och rymdfarkost, kollektivt refererade som Starship, under utveckling av SpaceX.

Mekanisk sammansättning 

Motorn har en fullflödig flerstegs förbränningscykel vilket innebär att både bränsle och oxidationsmedel lämnar motorn endast genom förbränningskammaren. Inget bränsle lämnar motorn oförbränt till skillnad från företagets mer ineffektiva Merlin-motorer med gasgeneratorcykel. För att uppnå detta sker förbränningen i flera steg. Raptorn har totalt tre förbränningskamrar, två mindre som driver turbopumparna och en större där den huvudsakliga förbränningen sker. De två mindre förbränningskamrarna har syrerik respektive bränslerik förbränning. I den syrerika förbränningskammaren bildas en mycket varm syrerik gas som kan oxidera nästan allt på grund av värmen och den höga koncentrationen av syre då i och med den termiska rekationökningen. En av de största utmaningarna i utvecklingen av motorn var att skapa en legering som klarar höga tryck, temperaturer och att vara motståndskraftigt mot oxideringen.

Kemisk process 

I förbränningskammaren reagerar syre) med metan och bildar vatten samt koldioxid i en reaktion där syret är oxidationsmedlet. Detta är en exoterm reaktion då produkten har lägre entalpi än reaktanterna.

Som entalpidiagramet visar behövs en aktiveringsenergi innan reaktionen kan ske. Aktiveringsenergin används till att bryta bindningarna mellan de individuella atomerna som metanet och syret består av. Detta uppbrutna stadium kallas "aktiverat komplex". Kemiska bindningar kräver energi för att brytas och de frigör energi när de bildas. Aktiveringsenergin fås av fackeltändare. Fackeltändarna fungerar genom att små mängder bränsle och oxidationsmedel blandas och förbränns. När tändarna väl inducerat reaktionen, förutsatt att bränsle och oxidationsmedel tillsätts, behövs inte längre värmeenergin från tändaren. Då reaktionen är exoterm används en del av den frigjorda energin från andra bildade bindningar att bryta bindningar och reaktionen blir på så sätt självständig, förutsatt att bränsle och oxidationsmedel tillförs kontinuerligt.

Miljöpåverkan 
Metangas som släpps ut oförbränt i atmosfären, så kallad flyktig metangas, är en mycket potent växthusgas. I förbränningskammaren förbränns metanet till vatten och koldioxid och därför undviks flyktig metangas. Blandningsförhållandet i brännkammaren ger en förbränning av 1,00 kg metan (CH4) och 4,55 kg syre (O2) vilket skapar 2,75 kg koldioxid (CO2). Vattnets massa kan då beräknas till cirka 2,8 kg.

Vatten, i gasform, är en potent växthusgas. Vattenångas klimatpåverkan är vad vetenskapsmän kallar en positiv feedbackloop. Växthusgas som vatten är kommer temperaturen öka i atmosfären och mer vatten avdunstar från hav, sjöar, floder och våtmarker. Växthuseffekten värmer även luften som nu kan hålla mer vatten. När jorden blir varmare smälter isarna vilket i sin tur hindrar ljus från solen att harmlöst studsa ut i rymden igen och inte bidra till uppvärmning. NASA anser detta vara en mycket stark feedbackloop. Sammantaget kan då en relativt liten mängd vattenånga bidra till stor klimatförändring.

Se även 
 BE-4

Källhänvisning 

Raketmotorer
SpaceX