¿Por qué se seleccionó el alcohol como combustible para los primeros cohetes espaciales estadounidenses?

Me sorprendió leer que Redstone usaba alcohol etílico al 75 % como combustible. Parece que esta idea se abandonó más tarde, y los cohetes modernos usan petróleo rectificado o hidrógeno líquido en su lugar para quemar con LOX. Creo que sería realmente extraño que alguien pensara en el alcohol antes de probar primero el combustible para aviones habitual, el queroseno. ¿Por qué razones se ha seleccionado inicialmente el alcohol?

relacionado: youtube.com/watch?v=Eauxlp1wN8Q respuesta rápida: el alcohol se diluye fácilmente para reducir la temperatura del motor, lo cual es importante para la tecnología de enfriamiento en ese momento.
El primer cohete espacial estadounidense fue el Bumper 5, que utilizó un cohete V-2/A-4 alemán como primera etapa y un WAC Corporal estadounidense como segunda etapa. Sin órbita pero con una altura máxima de 393 km, muy por encima de la línea de Karman. Para la primera etapa se utilizó alcohol etílico al 75% y LOX.

Respuestas (1)

El motor del Redstone se basó en gran medida en el motor del V-2 alemán , que también usaba combustible con alcohol etílico al 75% con oxígeno líquido.

Los primeros experimentos con cohetes de combustible líquido de Robert Goddard utilizaron gasolina con oxígeno líquido, que ardía extremadamente caliente; Goddard quemó varias boquillas y cámaras de combustión en sus primeros vuelos. Descubrir cómo enfriar la cámara de combustión y la boquilla se convirtió en la gran barrera para desarrollar motores más potentes.

Una ruta era el enfriamiento regenerativo: pasar el combustible a través de tubos alrededor del motor y la boquilla para extraer calor antes de rociar el combustible en la cámara de combustión. Esto era complejo, y cuando se usaba queroseno de grado jet (que está hecho de una mezcla de diferentes hidrocarburos), parte del combustible se vaporizaba, formando burbujas de gas que no transportaban mucho calor, y parte del combustible se polimerizaba o se evaporaba. "coque", obstruyendo los tubos de enfriamiento. El alcohol etílico, por otro lado, se vaporizaba pero no coqueaba, y diluirlo con agua mantenía las temperaturas lo suficientemente bajas como para que la vaporización en los tubos de enfriamiento no fuera un problema insuperable. El agua absorbía una gran cantidad de calor en la cámara de combustión y era expulsada en forma de vapor, aportando masa de reacción para producir empuje, sin contribuir a la combustión.

Como nota al margen, Bacardi 151 o un licor de alta graduación similar es, esencialmente, 75 % de alcohol etílico, 25 % de agua. Si alguna vez ha comido un trago flambeado o un postre, básicamente es combustible para cohetes Redstone, pero quemarlo con LOX (un poco más denso que el agua) en lugar de oxígeno atmosférico (solo alrededor del 20 % del aire que nos rodea) hace mucho más quemadura más caliente y más rápida.

IIRC, la razón por la que A-4/V-2 usó etanol en lugar de queroseno fue que este último se consideró esencial para la guerra: los nazis lo necesitaban para los aviones y el suministro era limitado. Así que von Braun y su equipo tuvieron que usar un propulsor diferente. El etanol estaba disponible y era fácil de manejar.
@DarkDust Los aviones militares durante la Segunda Guerra Mundial necesitaban gasolina, no queroseno. Los motores a reacción estaban en desarrollo pero no en producción en masa. Pero el suministro de todos los productos de petróleo mineral era muy limitado de todos modos, en su lugar se utilizó la licuefacción del carbón. El alcohol etílico se mezcló con agua para simplificar los problemas de enfriamiento.
La gasolina @DarkDust para motores de pistón podría haberse mezclado con 5 a 10 % de alcohol etílico como se hace hoy. Durante la guerra, la oferta de papas utilizadas para la producción de alcohol etílico también fue limitada.
@Uwe: Tienes razón. Acabo de encontrar esto en "Ignition!": "A fines de 1931, Klaus Riedel del VfR diseñó un motor para una nueva combinación, y se encendió a principios de 1932. Usaba oxígeno líquido, como de costumbre, pero el combustible, concebido por Riedel y Willy Ley, era una mezcla 60-40 de alcohol etílico y agua. El rendimiento era algo inferior al de la gasolina, pero la temperatura de la llama era mucho más baja, el enfriamiento era más simple y el hardware duraba más. Esta fue la principal contribución del VfR a tecnología propulsora, conduciendo en línea recta al A-4 (o V-2) y fue el último".
No solo el A-4/V-2 usaba alcohol etílico y LOX, también los predecesores A-1, A-2, A-3 y A-5.