Razzo
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Un razzo è un veicolo, un missile o un velivolo che ottiene la spinta dall'espulsione di uno scarico provocato dalla reazione in un motore. Lo scarico è generato dal propellente che si trova all'interno del razzo. La spinta è dovuta alla terza legge di Newton. Il termine razzo è utilizzato anche per indicare il solo motore del razzo.
Nella terminologia militare, generalmente un razzo usa propellente solido ed è senza guida. Questi razzi possono essere lanciati da aerei contro obbiettivi fissi come i palazzi, oppure da terra contro altri obbiettivi terrestri.
Sempre nella terminologia militare, la differenza tra razzo e missile sta nel fatto che il missile ha un sistema di guida, e usa propellente anche liquido.
La gamma dei razzi è molto ampia, si va da modellini quasi amatoriali, a razzi enormi come il Saturn V, utilizzato nel Programma Apollo.
I razzi sono anche usati per la decelerazione, il trasferimento ad un'orbita meno energetica (ad esempio entrare in una orbita circolare provenendo dall'esterno), per l'atterraggio in ambienti privi di atmosfera (come per il modulo lunare Apollo), ed a volte per ammorbidire un atterraggio con paracadute.
La maggior parte dei razzi attuali sono razzi chimici. Un razzo a motore chimico può usare il propellente solido, come ad esempio lo Space Shuttle Solid Rocket Booster, il propellente liquido, come per i motori principali dello Space Shuttle, o un ibrido. La reazione chimica inizia tra il combustibile e l'ossido nella camera di combustione. I gas caldi generati, vengono accelerati da uno o più ugelli posti nell'estremità inferiore del razzo. L'accelerazione di questi gas tramite il motore produce una forza ('spinta') sulla camera di combustione e sugli ugelli, che sposta in avanti il razzo (in conformità con la terza legge di Newton).
I razzi vengono usati quando non c'è nessuna sostanza (acqua, terra o aria), cioè dove altri veicoli non potrebbero muoversi, specialmente nello spazio. Per questo motivo, è necessario che il razzo trasporti tutto il propellente al suo interno. Sono particolarmente utili quando le velocità in gioco sono molto alte (Mach 25 circa). La velocità di un razzo si ricava della equazione del razzo dovuta a Tsiolkovsky, che pone la differenza di velocità in rapporto alla velocità dello scarico e al rapporto tra massa iniziale e finale. Questo rapporto è di 20/1 per i propellenti densi come l'ossigeno liquido con il kerosene, 25/1 per i monopropellenti densi come il perossido d'idrogeno e 10/1 l'ossigeno e l'idrogeno liquidi. Tuttavia, il rapporto totale dipende da molti altri fattori quale il tipo di motore che il veicolo utilizza e i margini di sicurezza strutturali.
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[modifica] Storia
Storicamente, i primi tentativi di sviluppare un razzo si fanno risalire ai cinesi circa nel 300 A.C., utilizzando polvere nera. Questi razzi erano pensati come mezzo di intrattenimento, i precursori degli odierni fuochi d'artificio, ma in seguito vennero utilizzati come arma da guerra (XI secolo). Poiché le pressioni sulle pareti del razzo sono più basse, l'uso dei razzi nella guerra ha preceduto l'uso della pistola, che ha richiesto un livello elevato di tecnologia siderurgica. Fu in questo ruolo che i razzi vennero conosciuti dagli Europei, dove per secoli rimasero poco più di una curiosità.
Alla fine del XVIII secolo, i razzi vennero utilizzati militarmente in India contro i colonialisti inglesi. Gli inglesi poi iniziarono a provarli e li svilupparono ulteriormente durante il XIX secolo. La maggior figura a quel tempo era William Congreve. Da allora, l'uso dei razzi militari è dilagato attraverso l'europa. I razzi red glare hanno aiutato ad ispirare l'inno nazionale degli Stati Uniti.
I primi razzi erano molto imprecisi. Senza alcuna rotazione del razzo, ne l'inserimento di alcun giunto cardanico di spinta, essi avevano la tendenza a virare in maniera acuta dalla traiettoria. I primi razzi britannici Congreve ridussero in qualche modo questa tendenza attaccando un lungo stecco alla fine del razzo (simile agli odierni razzi bottiglia) per rendere più difficile per il razzo cambiare la propria corsa. Il più grande dei razzi Congreve, Carcass, pesava 14.5 kg ed aveva uno stecco di 4.6 metri. Originariamente gli stecchi erano montati di fianco, ma questa abitudine fu più tardi cambiata montandoli al centro del razzo, riducendo la resistenza e rendendo possibile lanciare più precisamente il razzo da un segmento di tubo.
Il problema dell'accuratezza fu principalmente risolto nel 1844 quando William Hale modificò il disegno stesso del razzo così che la spinta fosse leggermente vettorizzata per causare una rotazione del razzo attorno alla direzione del moto, analogamente ai proiettili. Con il razzo Hale si rese superfluo lo stecco posto alla base, si ottenne una maggior gittata grazie a una minore resistenza opposta dall'aria e anche un'accuratezza molto migliore.
I primi razzi erano anche decisamente inefficienti. I razzi moderni nacquero quando, dopo aver ricevuto una laurea nel 1917 dallo Smithsonian Institution, Robert Goddard collegò un ugello di de Laval alla camera di combustione di un motore di un razzo, raddoppiando la spinta e aumentandone enormemente l'efficienza, conferendoci la reale possibilità di effettuare viaggi spaziali.
Questa tecnica fu presto usata nei razzi V2, disegnati da Wernher Von Braun che divenne uno dei principali attori nello sviluppo moderno di missili. I V2 furono usati estesamente da Adolf Hitler negli ultimi periodi della Seconda Guerra Mondiale come arma per generare terrore nella popolazione della Gran Bretagna, mentre ogni lancio ben riuscito saliva alto nel vuoto dello spazio ed era di buon augurio all'inizio dell'era spaziale.
I razzi rimangono un'arma militare popolare. L'uso di razzi da 'vasto campo di battaglia' del tipo dei V2 ha aperto la strada ai missili guidati, ma i razzi sono spesso usati da elicotteri e aerei leggeri per attacchi a terra, essendo più potenti della mitragliatrice, e allo stesso tempo privi del rinculo del cannone pesante. Negli anni '50 ci fu la fugace moda dei razzi aria-aria, fra cui il formidabile razzo nucleare AIR-2 'Genie', ma già agli inizi degli anni '60 tutti questi erano già stati abbandonati in favore dei missili aria-aria.
[modifica] Futuro
Razzi termici nucleari sono pure stati sviluppati,e anche se mai utilizzati promettono particolarmente bene per l'uso interplanetario
I razzi a Propulsione nucleare di impulso danno una spinta molto forte e velocità di espulsione.
Un'altra classe di propulsori simili a razzo in uso sempre più comune sono i propulsori ionici, che usano energia elettrica piuttosto che chimica per accelerare la loro massa di reazione.
[modifica] Voci correlate
[modifica] Collegamenti esterni
- (EN) NASA
- (EN) National Association of Rocketry
- (EN) (FR) Canadian Association of Rocketry
- (JA) Japan Association of Rocketry (site in Japanese)
- (EN) Software SpaceCAD
- (EN) Indice alfabetico di missili e razzi dall'Encyclopedia Astronautica
- (EN) Gunter's Space Page - Lista completa di razzi e missili
