Derfor blev Sapphire-rakettens faldskærm aldrig skudt ud
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Derfor blev Sapphire-rakettens faldskærm aldrig skudt ud

Nitrocellulose har altid været de danske raketbyggeres fortrukne valg, når det gælder at sprænge luger af rumkapsler og få faldskærme til at folde sig ud. Derfor var det også nitrocellulose, som blev anbragt i toppen af raketten ved navn Sapphire, der blev sendt op i otte kilometers højde i sommer.

Nitrocellulose, også kaldet skydebomuld, er ganske enkelt et stykke bomuldsvat med salpetersyre og svovlsyre. Når det bliver antændt med en gnist, bliver der udløst en stor mængde gas, som raketbyggerne bruger til at skabe et overtryk i kamre med f.eks faldskærme, så luger bliver blæst ud, og faldskærmene kommer ud. Det var også planen i toppen af Sapphire.

Men Sapphires faldskærm kom aldrig ud. Derfor begyndte der at sprede sig en mistanke i CS: Måske virker nitrocellulose slet ikke i vakuum eller tæt på vakuum.

Efter lange diskussioner blandt raketbyggerne besluttede CS-medlem og forsker på DTU Space Jonas Bækby Bjarnø at teste mistanken i et eksperiment, og videoen herunder taler for sig selv:

»Den kemiske reaktion og energien, der bliver brugt i processen, forplanter sig hurtigt til omgivelserne i vakuum, og reaktionen i bomulden mindskes eller stopper,« skriver Kristian von Bengtson i sin blog på Wired.

Opdagelsen betyder, at CS helt må droppe brugen af nitrocellulose, der ellers var et perfekt stof, fordi det kunne skabe et overtryk helt uden at skade eksempelvis faldskærmene. Faktisk er det muligt at antænde nitrocellulose i sin håndflade uden at brænde sig.

Til fuldskala-rumkapslerne regner CS med at bruge en gasbeholder i stil med SodaStream-flasker til at skabe overtryk og sprænge luger væk. I de mindre modeller er planen at bruge de udløsermekanismer, der får airbags i biler til at blæse sig op. Airbag-systemerne er baseret på et fast brændstof, som Kristian von Bengtson er overbevist om vil virke i vakuum.

»Men hey - øjensynlig har jeg været meget sikker på andre teknologier før - og som de fleste politikere vil jeg trække mine udtalelser tilbage, hvis de senere viser sig ikke at give mening,« skriver Kristian von Bengtson, og understreger, at det nye system skal testes i vakuum.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Eksperimentet taler for sig selv, men hvad er forklaringen bag. Nitrocellulose burde virke som krudt, da det selv indeholder iltningsmidlet, og derfor burde være uafhængigt af luft/ilt udenom.
Cellulose kan godt nok nitreres i meget forskellig grad, og det kunne måske være en af årsagerne.
Håber at høre fra nogle med viden på området.

  • 3
  • 0

Nitrocellulose, også kaldet skydebomuld, er ganske enkelt et stykke bomuldsvat med salpetersyre og svovlsyre.

Efter min erfaring er det bomuldsvat behandlet med salpetersyre og svovlsyre, lader man syrerester blive i bomuldet så forringes kvaliteten løbende indtil det ikke kan antændes. Er det en skrivefejl eller er det mig som husker galt?

En anden løsning på at bomuldet ikke virker i vakuum kunne være at komprimere det, således vattet ikke tillader at gasserne fra forbrændingen spredes i samme omfang. Så vidt jeg erindre er det hvad man gjorde ved nitrocellulosen da man anvendte den i kanoner.

  • 2
  • 0

Kunne det tänkes at der ikke var nok bomuld til stede til at opbygge et tryk höjere en de 1 bar der hersker ved jordoverfladen ?

Ved en explosion (eller hurtig forbränding) ved 1 atm, beväger trykket sig udad, og der bliver et undertryk tilbage ved epicentret, som senere sörger for at luften bliver suget tilbage (man kan vel sammenligne det med en bölge i et badekar)

Hvis der ikke er noget luft til raadighed til at "trykke" paa kapslen, kräves väsentligt mere bomuld for at lave samme bölge. dette sammenholdt med at Nitrocellulose bränder hurtigere ved höjere tryk skyldes vel den lidt fesne forbränding vel i vakuum.

Sort krudt bränder med samme hastighed uanset tryk, men har saa andre ulemper :)

  • 0
  • 0

Du husker vist rigtigt - det er vist en "Ikke kemiker" forklaring.

Når man nitrerer cellulose (bomuld) erstatter man alkoholgrupper med nitrogrupper, der er temmelig reaktive.

CS' forsøg er ganske interessant, for det viser at der slet, slet ikke er nok aktiveret oxygen i nitrogrupperne til at forbrænde cellulosen. Der er kun nok til at aktivere forbrændingen mens der kræves adgang til atmosfærisk oxygen for at opnå komplet forbrænding. Derfor funger skydebomuld fint i atmosfæretryk, men ikke i vacuum.

Havde nogen spurgt mig før dette eksperiment havde jeg satset på at der var rigeligt aktiveret oxygen i nitrogrupperne, men det er hermed modbevist.

  • 7
  • 0

Og du er sikker på det ikke er det manglende modtryk der er årsagen?
Man kunne lave eksperimentet i en co2-atmosfære for afklaring.

Det tror jeg du har ret i. Naar det kunne bruges i kanoner var der ret sikkert ikke brug for atmosfaerisk ilt men her var der rigeligt baade tryk og modtryk. Ideen med en test i inert gas er rigtig god.

Skydebomuld kunne stadig vaere en fin gas-generator, den skal bare opbevares under tryk. Hvis i kommer bomulden i en lille tank med en 1-2 bar overtryksventil mod omgivelserne burde det virke igen. Ventilen kunne evt vaere en plade der brister ved ~10 bar, saa burde bomulden vaere taet paa at reagere faerdig.

  • 0
  • 0

Små luft tætte cylinre med stempel i enden og skydebomuld nederst,stempler forbundet til beskyttelseslugen,forseglningen der gør dem lufttætte må kunne hindre at de ryger ud p.g.a. trykforskellen mellem det indre af cylindren og lavtrykket udenfor.

  • 0
  • 0

Det kan ikke sammenlignes. Kanonen er stærkt over-loaded med skydebomuld og så skal kuglen nok forlade løbet. Derfor er kanonskud heller ikke røgfri.

Drogue deployment behoever strengt taget heller ikke at vaere roegfri men jeg kan godt se hvad du mener.

I det aktuelle CS forsøg skydes der af i en osteklokke og her er al det modtryk man kan ønske sig. Glasvæggen flytter sig i hvert fald ikke.

Det er en meget lille tot bomuld saa det er ikke mange gram gas den bliver lavet om til. (Der er ogsaa en vacuum-pumpe paa klokken selvom den nok ikke naar at fjerne noget af betydning.) En liter luft ved havoverfladen, 25C vejer ~1.18gram og dels tror jeg ikke der blev brugt et helt gram bomuld og osteklokken var stoerre end en liter. Forbraendningsprodukterne vejer i runde tal det samme eller lidt mere end komponenterne i atmosfaerisk luft saa det kunne vaere spaendende at regne paa hvad lufttrykket i klokken endte paa men det naaede ret sikkert ikke op paa 1 bar.

Selv med ufuldstaendig omsaetning ville en omdannelse af skydebomuld under tryk vaere en loesning der lettere ville kunne genbruges/skaleres end brug af airbags man ikke rigtig kender.

  • 0
  • 0

Nitreringsgraden varierer med styrken af svovlsyre og salpetersyre, faktisk tror jeg man skal bruge oleum(SO3 opløst i svovlsyre) for at opnå maximal nitrering i et enkelt trin. Svovlsyren er tilstede for at binde det dannede vand. Selv i det maximale tilfælde er der underskud af ilt til fuldstændig forbrænding. Derfor hjælper luftens ilt til forbrændningen af det fluffige materiale.

Angående syrerester er de stærkt uønskede, fordi de kan fremkalde selvantænding. Til militært brug skæres skydebomulden i småstykker for bedre at kunne udvaske syrerne. Generelt holdes nitrocellulose fugtet med alkohol for sikkerhedens skyld.

Jeg er også tilhænger af teorien om at der var for lidt skydebomuld tilstede til at danne det fornødne tryk kombineret med den nedsatte forbrænding. Det burde der kunne regnes på.

Nitroglycerin har overskud af ilt i molekylet, hvorved det kombineret med nitrocellulose er et af de mest effektive sprængstoffer, der findes. Det er dog nok ikke anbefalelsesværdigt til denne anvendelse, hvis man skal have faldskærmen ud som andet end confetti.

  • 1
  • 0

Der er ikke nok oxygen i nitrocellulose til at afstemme en kemisk sønderdelingsligning som altså kræver tilførelse af ilt.. Et bedre valg af explosiv (men måske på andre måder problematisk) ville være amoniumnitrat (NH4NO3). Der er flere muligheder for sønderdeling f.eks.

N2 + 2 H2O + 1/2 O2

eller

N2O + 2 H2O

Sønderdelingen kan også være en kombination af flere muligeheder. Et effektivt explosiv skal danne så mange forskellige gasformige molekyler som muligt. Anvendes Avogadros lov ses at gasespansionen er størst des jo flere forskellige gas molekyler der optræder i sønderdelingsligningen. Explosions temperaturen har dog også betydning.

Venlig hilsen Peter Vind Hansen

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten