¿Cómo se clasifican las combinaciones de propulsores de cohetes en términos de "brillo"?

Si bien un propulsor en el transbordador tenía un poco más del doble del empuje de los motores del transbordador en el despegue, me aventuraría a suponer que produjo del orden de mil veces más luz visible. De hecho, este puede ser un ejemplo de los escapes de motores de cohetes grandes más brillantes y más tenues para un lanzamiento pesado a nivel del mar.

¿Existen tablas o datos aproximados para el brillo relativo en luz visible de los principales motores de cohetes? No estoy buscando IR o UV ni nada de particular interés militar o de defensa, solo los cohetes comerciales y civiles ordinarios que la gente puede ver lanzar.

Lo que originalmente me hizo pensar en esto es que esta pregunta se marcó como un duplicado de esta pregunta dentro de las 2 horas, aparentemente con la idea de que cualquier lanzamiento de cohete antiguo se puede ver aproximadamente a la misma distancia, tal vez a unos 100 km de distancia.

Originalmente me preguntaba si realmente hay un "brillo de cohete estándar" o si algunos cohetes que se usan hoy en día todavía son mucho más brillantes o más tenues que otros, pero como @RussellBorogove señala en los comentarios, una gran cantidad de lanzamientos incluyen propulsores de combustible sólido que tienden a ser muy brillante.

Así que me gustaría hacer esta pregunta sobre el brillo sobre la base de combinaciones de propulsores individuales, no sobre el brillo total del lanzamiento.

Supongo que para un motor grande al nivel del mar, los brillos se clasifican así:

SRB > RP-1/LOX > UDMH/N2O4 > LCH4/LOX > LH2/LOX

¿Me equivoco?

abajo: transbordador espacial Discovery desde aquí . Desplácese aaaaaaa hasta abajo para obtener una mejor estimación del brillo total. Tenga en cuenta que las llamas de hidrógeno/oxígeno son tan tenues que aún puede ver a través de las llamas.

ingrese la descripción de la imagen aquí

En mi suposición, he elegido el orden de las combinaciones de propulsores en parte en base a lo que he visto en las imágenes aquí en SXSE y en la idea de que los sólidos y los carbonos de cadena larga tienen más potencial para producir hollín que incandesce y H2/O2. es casi invisible.
No olvides la contribución del humo a la visibilidad centrípetalnotion.com /images/shuttleshadow.jpg
Su premisa acerca de que las llamas de H2/O2 son "tenues" puede ser errónea. Consulte aquí las previsiones de visibilidad para un transbordador de segunda etapa. google.com/… "Después de que se desechen los propulsores de cohetes sólidos, el Discovery será visible... en virtud de la luz que emana de sus tres motores principales... el brillo debe ser al menos igual a la magnitud -2".
@OrganicMarble "tenue" es una palabra subjetiva. Es una comparación, pero de ninguna manera una premisa para mi pregunta. En este caso, he dicho "tan tenues que puedes ver a través de ellos" en comparación directa obvia con el escape SRB. ¡ Incluso un LED verde de 100 mA a ~20 km tiene una magnitud de +0 !
Vale la pena señalar que casi todos los cohetes de elevación medianos y pesados ​​actuales tienen una primera etapa o componente de refuerzo de queroseno o sólido (es decir, penacho amarillo brillante). Incluso la principal excepción, Delta IV Heavy, utiliza una boquilla ablativa que aporta un poco de incandescencia de carbono a su columna de escape de hidrógeno y oxígeno.
@RussellBorogove ya tienes razón. Ese parece ser el caso al menos en la actualidad : los propulsores son tan prácticos y el combustible sólido tan predecible, y es demasiado pronto para ver despegar los grandes motores LCH4/LOX todavía. Modificaré la pregunta para aclarar que el enfoque está en la diferencia en los tipos de propulsor/motor, no en los vehículos de lanzamiento completos. Me pregunto; ¿Han lanzado alguna vez Ariane 5 o Delta IV cargas útiles sin refuerzo? No me había dado cuenta de que solo ha habido un puñado de lanzamientos de Delta IV Heavy.
Estoy bastante seguro de que existen documentos precisos y detallados que enumeran el brillo de todos los propulsores y sistemas de lanzamiento disponibles con gran detalle. También estoy bastante seguro de que están clasificados.
Ha habido 3 lanzamientos medianos Delta IV sin refuerzo en 2003 y 2006, antes de la actualización del motor RS-68A, comunicaciones militares y misiones de satélite meteorológico. Creo que esa configuración se usa poco porque es menos rentable para lanzamientos de carga pequeña que Atlas V. Ariane 5 no puede salir de la plataforma sin refuerzos: el motor central es de 1015 kN, el peso bruto en el despegue es aproximadamente 1,7 veces eso.
@RussellBorogove Veo lo que quiere decir: el Delta IV M+(5,4) en esta imagen del lanzamiento nocturno del WSG-9 desde aquí muestra claramente las dos columnas de escape brillantes de los pares de SRB a cada lado ( fig. 1-2 en PDF ), y un punto oscuro en el medio donde se encuentra el penacho del motor principal; también se puede ver en este lanzamiento de 2006 M+(4,2) .
el peróxido/parafina también es bastante tenue: i.redditmedia.com/…
@JCRM hmm... esa es una foto genial; ¿ Flecha negra correcta? Estoy fascinado porque acabo de escribir este comentario y parece que podría ser un contraejemplo. Sin embargo, una vela y un motor cohete no son lo mismo. Ni siquiera consideré RP-1/H2O2 en la pregunta. ¿Podría considerar publicar la foto y una descripción como una respuesta "suplementaria", señalando que no todas las columnas de RP-1 son brillantes y con hollín?

Respuestas (1)

El diferente brillo es causado por el combustible. Los cohetes de combustible líquido queman hidrógeno con oxígeno, ambos son gases y el producto de reacción es vapor de agua caliente, también un gas. Pero las llamas de gas puro emiten muy poca luz, por eso se utilizan mantos de gas para las linternas de gas de camping. La malla sólida caliente emite mucha más luz que el gas caliente que calienta la malla.

Los propulsores de combustible sólido contienen polvo de aluminio y un oxidante. Se sabe que el aluminio y el magnesio se queman muy brillantes.

La razón es la ley de radiación térmica de Kirchhoff ; la emisividad de la luz visible es mucho mayor para los sólidos que para los gases.

LOX/RP-1 también se quema bastante brillante, aunque no hay metal. ¿Alguna idea de por qué?
@uhoh: Carbono de combustión incompleta, supongo, básicamente lo mismo que en la llama de una vela .
Responde a la pregunta "¿por qué los escapes de algunos cohetes son más brillantes?" en lugar del pedido.
Carbono, sí, la mayoría de los motores funcionan con combustible.
Diferentes hidrocarburos arden con mayor o menor brillo. El alcohol puro arde con llama azul y poco brillo. Pero el acetileno arde con una llama blanca con mucho brillo, se usaba y se sigue usando para alumbrado. El metano arde con una llama azul.
Dado que el queroseno es una molécula grande con largas cadenas de carbono, y como RussellBorogove señala que los motores pueden ser ricos en combustible, probablemente haya mucho hollín, y probablemente sean las partículas sólidas de hollín que brillan con la radiación térmica. La misma situación exacta para el vapor de cera que se quema en la llama de una vela (la cera y el queroseno son similares) donde son las partículas de hollín calientes y brillantes las que producen la luz, no las moléculas individuales.
H2O2/RP-1 (como se usa en Black Arrow) logra una combustión más completa, por lo que su llama casi libre de hollín es menos brillante.
El acetileno es una molécula pequeña con una cadena de carbono corta de solo dos átomos, pero arde brillantemente en el aire cuando se usa en lámparas de carburo . Cuando se quema con oxígeno para soldar, el brillo es mucho menor.
A pesar de ser una molécula pequeña, el acetileno se quema con una llama bastante hollín, por lo que hay presentes partículas diminutas de carbón muy caliente, que irradian luz de manera eficiente.
¿Cómo se clasifican las combinaciones de propulsores de cohetes en términos de "brillo"?
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