Hidrazina e seus derivados
A hidrazina é um composto inorgânico com a fórmula química N₂H₄. É altamente perigosa, a menos que seja manuseada em solução, por exemplo, sob a forma de hidrato de hidrazina. A hidrazina também é utilizada como propelente armazenável a longo prazo a bordo de veículos espaciais. Como a hidrazina é sólida abaixo dos 2 °C, não é adequada como propelente de uso geral para foguetões em aplicações militares. Os derivados monometil-hidrazina e dimetil-hidrazina assimétrica são utilizados em combustíveis para foguetões de dois componentes, muitas vezes em conjunto com o tetróxido de dinitrogénio. A hidrazina é um líquido incolor, fumegante e oleoso, que funde a 2 °C e entra em ebulição a 114 °C. A monometil-hidrazina funde a -52 °C e a dimetil-hidrazina assimétrica a -57 °C. A Aerozine 50 é uma mistura de 50% de dimetil-hidrazina assimétrica e 50% de hidrazina. As reações destes combustíveis libertam muito calor e a ignição é hipergólica: a combustão começa sem qualquer ignição externa.
Propelentes hipergólicos
Um propelente hipergólico é um propelente de foguetão cujos componentes se inflamam espontaneamente quando entram em contacto. No uso contemporâneo, o termo refere-se normalmente ao tetróxido de dinitrogénio como oxidante, combinado com uma das várias formas de hidrazina como combustível. Os propelentes hipergólicos podem ser armazenados à temperatura ambiente e inflamados de forma fiável e repetida, sem um sistema de ignição separado. São difíceis de manusear devido à sua elevada toxicidade e corrosividade. Os combustíveis hipergólicos mais comuns, a hidrazina, a monometil-hidrazina e a dimetil-hidrazina assimétrica, e o oxidante tetróxido de dinitrogénio são todos líquidos a temperaturas e pressões normais. A monometil-hidrazina com tetróxido de dinitrogénio é utilizada em motores mais pequenos e propulsores de controlo de atitude, incluindo os sistemas OMS e RCS do Space Shuttle. Os propulsores da nave espacial Gemini também queimavam monometil-hidrazina oxidada com tetróxido de dinitrogénio. Os propelentes hipergólicos continuam a ser utilizados em estágios superiores, quando são necessárias várias fases de combustão e deriva, e em sistemas de escape de lançamento. As agências espaciais ocidentais estão a afastar-se dos grandes motores hipergólicos e a optar por motores de hidrogénio/oxigénio, metano/oxigénio e RP-1/oxigénio. Os propelentes hipergólicos são mais densos do que os criogénicos: o tetróxido de dinitrogénio tem uma densidade de 1,45 g/ml, contra 1,14 g/ml para o oxigénio líquido. Por unidade de massa, têm um poder calorífico inferior ao das combinações criogénicas, pelo que um veículo de lançamento que os utilize tem de transportar mais combustível. A sua corrosividade, toxicidade e carcinogenicidade exigem precauções de segurança dispendiosas. O incumprimento dos procedimentos de segurança adequados ao manusear uma mistura propelente de dimetil-hidrazina assimétrica e ácido nítrico, excecionalmente perigosa e apelidada de veneno do diabo, esteve na origem do acidente de foguetão mais mortífero da história, a catástrofe de Nedelin.
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