Raketti

Venäläinen Proton-raketti

Raketti on laite, joka kulkee ulos purkautuvan kaasusuihkun avulla. Raketti voi liikkua myös tyhjiössä, koska raketin liike perustuu ampuma-aseen rekyyliä muistuttavaan reaktioperiaatteeseen. Rakettimoottori on tyypillinen reaktiomoottori.

Raketteja käytetään muun muassa ilotulituksissa, avaruusaluksissa ja ohjuksissa. Hyötykuormien laukaisuun käytettävästä raketista käytetään nimitystä kantoraketti.

Raketin laukaisu tuottaa voimakasta melua. Saturn V -raketin laukaisu tuotti 220 desibelin äänenpaineen. Raketin alle pumpattiin vettä ääniaaltojen absorboimiseksi, muussa tapauksessa ääniaaltojen heijastuminen olisi vahingoittanut rakettia.

Raketin toimintaperiaate

Rakettimoottori perustuu Newtonin kolmanteen lakiin, jonka mukaan voima aiheuttaa yhtä suuren vastavoiman. Tätä sanotaan voiman ja vastavoiman tai aktion ja reaktion laiksi. Arkielämässä tämä laki näkyy muun muassa täyteen puhalletussa ilmapallossa, joka päästetään vapaaksi. Pallo lähtee liikkeelle, koska sen suusta purkautuu kaasua ulos. Tyypillinen puhdas raketin tyyppinen reaktioilmiö on ampuma-aseen laukaistaessa syntyvä rekyyli. Ampuma-ase potkaisee tuntuvasti, vaikka lähtevän luodin massa on melko pieni. Arkisesti sanottuna, raketti voidaan kuvitella kaasuhiukkasia sarjatulena ampuvaksi aseeksi.

Rakettimoottori

Pääartikkeli: Rakettimoottori

Rakettimoottori on yleensä kemiallinen reaktiomoottori, jossa kiinteän tai nestemäisen ajoaineen palaminen polttokammiossa muuttaa ajoaineen kemiallisen energian paine- ja lämpöenergiaksi. Kuuma palamiskaasu kiihdytetään suureen nopeuteen raketin suuttimessa. Rakettimoottori kuljettaa mukanaan sekä polttoaineen että hapettimen ja on näin ollen täysin omavarainen verrattuna esimerkiksi suihkumoottoriin, joka tarvitsee ilman happea toimiakseen.

Raketin käyttökohteet

Raketti voi olla kuljetusväline, ohjus, lentokone tai avaruusalus.

Raketteja käytetään lähinnä tutkimus, harraste, huvi- ja sotilaskäytössä.

Tutkimus- ja harrastekäytössä käytetään yleensä ohjaamattomia raketteja, jotka toimivat yleensä kiinteän ajoaineen moottorilla tai joskus hybridimoottorilla. Harrastekäytössä ovat pienoismalliraketit, joissa on vastaava moottori kuin ilotuliteraketeissa. Tutkimuskäytössä olevat raketit sisältävät hyötykuormanaan mittalaitteita, joilla voidaan tutkia raketin lentoa tai tehdä esimerkiksi mikrogravitaatiokokeita.

Huvikäytössä on ilotulitusraketti, joka on samankaltainen ruutiraketti, jollaisia käytettiin Kiinassa 2 200 vuotta sitten. Se on ohjaamaton laukaisun jälkeen ja räjäyttää moottorin sammuttua ilmaan viuhkan palavia rakeita, jotka muodostavat kuviota taivaalle.

Sotilaskäytössä raketteja kutsutaan ohjuksiksi, kun niissä on lentoradan ohjausjärjestelmä tai raketeiksi, kun raketti lentää laukaisun jälkeen ilman ohjausta (esimerkiksi Stalinin urut ja singon ammus).

Monivaiheraketissa on monta peräkkäistä rakettia. Ensimmäinen vaihe antaa vauhtia seuraavalle, jolloin saavutetaan suurempi nopeus ja pitempi paloaika. Kantoraketeissa käytetään erityisen suuren työntövoiman antavia moottoreita ensimmäisessä vaiheessa, jotta päästään nopeasti pois ilmakehän alakerroksista, missä ilmanvastus hidastaa raketin lentoa.

Termiä raketti käytetään myös rakettimoottoreista, joita on lähinnä satelliiteissa ja avaruuslentokoneissa ja joita kutsutaan myös propulsio- eli työntövoimajärjestelmiksi. Sellaisia ovat kemialliset, sähköiset (ionipropulsio) ja ydinpropulsiojärjestelmät.

Rakettien avulla on myös yritetty lähettää postia merten yli. Yksi kokeilijoista oli Gerhard Zucker 1930-luvulla. Tekniikka ei kuitenkaan yleistynyt.

Avaruusraketti

Avaruustekniikassa raketteja käytetään muun muassa satelliittien ja avaruusalusten laukaisuun avaruuteen. Tällöin kyse on kantoraketeista tai avaruussukkuloista. Nämä ovat toistaiseksi monivaiheraketteja Nasan sukkuloita lukuun ottamatta kertakäyttöisiä. Avaruusluotaimen kuljettamiseen korkeammalle kiertoradalle käytetään radankorjausmoottoria. Avaruusalusten ja sukkulan asennonsäädössä käytetään pienempiä rakettimoottoreita, joita kutsutaan trustereiksi. Planeetan kiertoradalle saapumisessa käytetään vastaavaa moottoria jarrutukseen, tällöin puhutaan jarruraketista.

Rakettitekniikan kehittäjiä

Rakettiteknologian uranuurtajia olivat venäläinen Konstantin Tsiolkovski (teoria 1880-luvulta lähtien), yhdysvaltalainen Robert Goddard (ensimmäinen nesteajoainetta käyttävä raketti 1920-luvulla), saksalainen Hermann Oberth, ranskalainen Robert Esnault-Pelterie, neuvostoliittolainen Sergei Koroljov (ensimmäinen mannertenvälinen ballistinen ohjus ja satelliitti vuonna 1957, ensimmäinen miehitetty avaruusalus vuonna 1961) ja saksalainen Wernher von Braun (V-2-ohjus vuonna 1942). Heidän lisäkseen ja osin paljon heitä ennen oli lukuisa joukko ruutirakettien kehittäjiä.

Rakettien matematiikkaa

Rakettien perusyhtälö tunnetaan Tsiolkovskin lakina. Siinä esiintyy muun muassa massasuhde ja suihkunopeus eli polttoaineen ominaisimpulssi.

Katso myös

• Kantoraketti
• Suomen Avaruustutkimusseura (pienoismalliraketti)
• Raketinheitin

Aiheesta muualla

• Tamperelaisteekkareiden hybridirakettiprojekti (Arkistoitu – Internet Archive)