¿Cómo mantienen los cohetes su combustible en estado líquido?

¿Cuáles son algunas de las medidas que tomarían los ingenieros para garantizar que el LOX y otros combustibles similares se mantengan por debajo de su punto de ebullición durante el vuelo?

No es posible mantener LOX y LH2 por debajo de sus puntos de ebullición solo mediante aislamiento. Instalar una máquina dentro del cohete para licuar los gases hervidos sería demasiado pesado. El LOX y el LH2 subenfriados pueden permanecer por debajo de su punto de ebullición durante un breve período de tiempo después del lanzamiento.

Respuestas (2)

A medida que pequeñas cantidades de LOX hierven, el calor se elimina del volumen restante. Boiloff enfría activamente el fluido y ayuda a mantener líquido el resto. Los cohetes suelen tener respiraderos para ayudar a administrar la tasa de evaporación y las líneas de alimentación de fluidos para reemplazar el fluido perdido mientras esperan en la plataforma.

Durante el vuelo, la tasa de consumo supera cualquier pérdida por evaporación y no es un problema.

Los propulsores criogénicos no se usan para funciones a largo plazo en vuelo, por lo que tampoco es un problema después del lanzamiento. Los propulsores almacenables como el combustible sólido o la hidracina se utilizan cuando es necesario un almacenamiento a largo plazo.

Los cohetes superenfriados como el Falcon 9 no pueden manejar las temperaturas del propulsor tan fácilmente. A medida que el propulsor se calienta, se expande antes de hervir, por lo que no pueden mantenerse indefinidamente mientras llenan los fluidos como un cohete cercano al punto de ebullición. En su lugar, deben cronometrar la carga del propulsor para que finalice poco antes del lanzamiento, y un lanzamiento retrasado normalmente daría como resultado una limpieza mientras el propulsor calentado se drena y se reemplaza con propulsor frío.

El subenfriamiento de LOX y LH2 se puede realizar dentro de los tanques del cohete burbujeando gas helio frío desde el fondo de los tanques. El relleno debe hacerse poco antes del lanzamiento.
@Uwe He escuchado esa técnica antes, pero no he oído que se use en la práctica. ¿Hay algún vehículo haciendo eso?
@Saiboogu: No tengo información de vehículos que hagan eso en la práctica. Pero no estoy seguro si se usó para LOX en la primera etapa del cohete Saturno V, mira y esto .
LH2 puede ser una opción poco probable o inadecuada para un propulsor almacenable, pero se usó en Apollo (módulo de servicio) con LOX para alimentar celdas de combustible para energía eléctrica. Tenga en cuenta que las misiones Apolo tenían una duración de hasta 12 días.
@AnthonyX Encontré este documento sobre los procedimientos de fregado de Apollo, que menciona que la criogenia CSM es una consideración en los cambios de fregado, a veces necesitando recargar. Todavía no he encontrado nada más sobre la duración o los métodos de almacenamiento. Sigue buscando.

Agregando a la respuesta de Saibogu, ULA actualmente está desarrollando una tecnología llamada Integrated Vehicle Fluids (IVF) que utilizará gas de ebullición normalmente ventilado durante las fases costeras de la segunda etapa. El gas residual se utilizará para generar electricidad mediante un motor de combustión interna y también para impulsar propulsores de control de reacción y tanques de presurización.