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Perchè complicare una cosa semplice ?
Perchè complicare una cosa semplice ?
Vuoi andare più in alto e più velocemente ? Beh, ti basta mettere un motore più potente ! Semplice, no ?
No.
Un motore più potente generalmente è anche più grande e pesante, ma in ogni caso ti serve più combustibile, e tutto questo significa molto più peso. Più peso, serve motore ancora più potente, e ancora più combustibile ! Ma allora hai ancora più peso, quindi ti serve un motore ancora più potente e altro combustibile....
Come avrai intuito, c'è un punto in cui raggiungi il limite teorico dell' "impulso specifico": significa che con quel combustibile e motore, più di tanto non puoi fare perché l'energia che è in grado di trasformare in spinta diventa insufficiente ad accelerare la sua massa.
L'unica soluzione, è "buttare via peso quando diventa inutile", e puoi farlo dividendo il razzo in "stadi": quando il primo stadio, molto più potente, esaurisce il suo combustibile viene espulso, e le parti successive proseguono con un nuovo motore e combustibile già accelerati dalla spinta del precedente stadio, ma con una massa inferiore da accelerare ulteriormente che quindi richiede meno energia.
I "booster"
I "booster"
Una alternativa, è quella dell'utilizzo dei "booster": invece di suddividere il razzo in "stadi", si utilizzano dei mini-razzi laterali, ma il concetto resta sostanzialmente lo stesso: "buttare via" quello che non serve più.
L'esempio più "iconico" è quello dei booster dello Space Shuttle (curiosità: lo sai che aveva un "gemello" sovietico ? E non era una copia, anzi era per molti aspetti superiore) che erano a combustibile solido, non molto diversi dai motori a razzo che si usano in missilistica amatoriale (si beh, solo un po' più grandicelli)
Si usano anche in missilistica amatoriale
Si usano anche in missilistica amatoriale
In questa foto vediamo due stadi, booster laterali, cluster di motori... diciamo che c'è di tutto.
Il problema principale è la separazione. In missilistica amatoriale hai a che fare con dispositivi piccoli, leggeri, poco costosi, ma allo stesso tempo devono essere sicuri e affidabili.
Solitamente, si usano motori commerciali che hanno una carica di espulsione, usata per espellere il paracadute nei razzi mono-stadio ma anche usata per espellere il primo stadio e accendere il successivo. Puoi farlo in tanti modi, anche semplicemente sfruttando l'attrito aerodinamico, o usando sistemi elettromeccanici.
Di solito, la soluzione migliore è la più semplice, o comunque la più collaudata. Nulla vieta di sperimentare, ma è uno sforzo tecnico che aggiunge poco al risultato e introduce molte variabili che possono vanificare il lavoro.
Ma non c'è solo il problema della separazione: anche in questo caso, le ali complicano la faccenda.
Le ali, servono a stabilizzare e quindi vengono poste il più distante possibile dal centro di massa, per fare in modo che serva una superficie minore per ottenere lo stesso effetto di leva. Ma in un razzo multistadio, se perdiamo la parte inferiore perdiamo anche le ali ! Quindi, ci servono altre ali, ma questo significa avere una superficie maggiore del necessario. Inoltre, il punto corrispondente al centro di massa, cambia quando il razzo perde uno stadio. Tutte queste considerazioni rendono molto complicato trovare il miglior compromesso, e rendono la progettazione di un razzo multistadio particolarmente complicata.
C'è un interessante approfondimento, teorico e pratico nella pagina di Apogee (uno dei principali produttori di materiale per missilistica amatoriale)
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