Mesin roket

Rocket upper stages

Mesin roket, atau hanya "roket", adalah sebuah mesin jet^[1] yang menggunakan massa propelan yang hanya disimpan untuk membentuk kecepatan tinggi pada jet pendorong nya. Mesin roket adalah mesin reaksi dan memperoleh daya dorong sesuai dengan hukum ketiga Newton. Karena mereka tidak perlu bahan eksternal untuk membentuk jet mereka, mesin roket dapat digunakan untuk propulsi pesawat ruang angkasa atau kendaraan peluncur luar angkasa serta penggunaan terestrial, seperti rudal. Kebanyakan mesin roket adalah mesin pembakaran internal, meskipun bentuk non-pembakaran juga ada.

Mesin roket sebagai sebuah kelompok memiliki knalpot kecepatan tertinggi, yang jauh yang paling ringan, tetapi propelan paling efisien (memiliki impuls spesifik terendah) dari semua jenis mesin jet.

DeskripsiSunting

Diagram showing the velocity ratio (blue line) and the energy efficiency (green curve) as function of the mass ratio, in logarithmic scale, and highlighting the peak efficiency point

Propulsive efficiency of jet and rocket engine at different speeds relative to the exhaust velocity

Roket pada dasarnya adalah mesin untuk alat transportasi seperti mesin jet, diesel, dan lain-lain. Tapi, berbeda dengan mesin transportasi lain, roket bersifat 'anaerob'. Untuk melakukan pembakaran bahan bakar ia membawa oksigen sendiri, sehingga praktis tak membutuhkan oksigen dari luar. Karenanya, roket dapat digunakan sebagai mesin transportasi ke ruang angkasa yang tak beroksigen.

Roket memiliki daya angkut yang luar biasa. Ariane 5, misalnya, dapat menerbangkan 68 orang yang masing-masingnya berbobot 100 kg ke orbit geostasioner. Kecepatan roket juga luar biasa, bisa melewati kecepatan suara, kendati ketika meninggalkan landasan kecepatannya kelihatan rendah. Bila pada detik pertama kecepatannya hanya 12 meter per detik misalnya, maka pada tahap berikutnya roket dapat melaju dengan kecepatan kelipatannya: 24 m/detik, 48 meter per detik, dan begitu seterusnya.

Pada umumnya, roket terdiri dari tiga bagian. Bagian pembawa muatan, pengendali, dan bagian mesin. Bagian pembawa muatan berfungsi untuk mengangkut barang—satelit, objek lainnya, hingga bahan peledak. Bagian pengendali merupakan bagian di mana terdapat peranti untuk mengendalikan roket. Dan, bagian mesin, merupakan bagian di mana terdapat mesin serta bahan bakar roket. Sebagai catatan, mesin roket ini terbagi dalam dua kelompok, tergantung dari jenis bahan bakarnya: cair dan padat.

Menurut catatan, roket telah digunakan sejak lama, mulai sekitar tahun 1232, di Cina. Akan tetapi ketika itu mesin roket masih sangat sederhana—berbentuk seperti peluru dan berbahan bakar padat (tak berbeda dengan mercon roket). Mesin roket yang lebih komplek baru diketemukan berabad-abad setelahnya, tahun 1926, oleh periset AS, Robert H. Goddart. Sejak ini, penelitian mengenai roket—cair maupun padat—kian marak. Sebagian ditujukan untuk mesin perang, sebagian lagi untuk alat angkut ke angkasa luar. Roket yang paling terkenal pada saat ini, misalnya, Long March (Cina), Delta, Atlas dan Titan (AS), Ariane (Eropa), dan Proton (Rusia).

Indonesia juga telah melangkah ke dunia peroketan. Kita pernah punya roket RX (Rocket Experiment) 150/150, sebuah roket berbahan bakar padat dan terdiri dari dua tingkat. Selain itu, sebanyak 50 buah Roket R-Han 122 produksi Indonesia, berhasil diujicobakan dengan ditembakkan ke sasaran di udara di Pusat Latihan Tempur TNI AD Baturaja, Kabupaten Ogan Komering Ulu (OKU), Sumatera Selatan.

TerminologiSunting

Roket Kimia ialah roket yang ditenagai oleh reaksi kimia eksotermis dari propelan.

Roket Motor atau Motor Roket Propelan padat ialah istilah yang merujuk pada mesin roket padat.

Roket Bahan Bakar Cair atau Mesin roket cair-propelan digunakan dengan menggunakan satu atau lebih propelan cair dicampurkan di dalam tangki sebelum terbakar.

Roket Campuran memiliki propelan padat di dalam ruang bakar dan cairan atau gas pengoksidasi atau propelan ditambahkan guna pembakaran.

Roket Thermal adalah roket propelan yang mana lembam, tetapi dipanaskan oleh sumber daya seperti tenaga surya atau energi nuklir.

Roket Monopropelan adalah yang hanya menggunakan 1 propellan, didekomposisi oleh katalis. monopropelan paling umum hidrazin dan hidrogen peroksida.

Prinsip Kerja RoketSunting

Prinsip kerja roket mirip dengan prinsip terdorongnya balon mainan. Sebuah roket mengandung tangki yang berisi bahan hidrogen cair dan oksigen cair. Kedua bahan bakar ini dicampur dalam ruang pembakaran sehinga terjadi pembakaran yang menghasilkan gas panas yang akan menyembur keluar melalui mulut pipa yang terletak pada ekor roket. Terjadi perubahan momentum gas dari nol (0) menjadi mv selama selang waktu tertentu (∆t). Ini menghasilkan gaya yang dikerjakan roket pada gas (sesuai dengan persamaan F=∆p/∆t,gaya yang bekerja pada suatu benda sama dengan perubahan momentum benda per satuan waktu ) dengan arah ke bawah. sesuai hukum III Newton, timbul reaksi gaya yang dikerjakan gas pada roket, yang besarnya sama tetapi arahnya berlawanan yaitu ke atas. Jadi, gas akan mengerjakan gaya ke atas pada roket sehingga roket akan terdorong ke atas.