Per fornire la spinta allo Space Shuttle durante la fase di decollo occorre una energia elevatissima e quindi la navicella è dotata del Solid Rocket Booster ovvero un razzo a propellente solido.
Il conto alla rovescia che avviene quando lo Space Shuttle è mandato in orbita è la fase più emozionante della missione spaziale. Quando si sente pronunciare il fatidico numero zero avviene l’accensione dei razzi il decollo.
Composizione
La miscela di propellente contiene:
- il perclorato di ammonio (NH4)ClO4 in qualità di ossidante al 69.6% in massa
- alluminio come carburante
- ossido di ferro quale catalizzatore allo 0.4% in massa
- un legante di tipo polimerico al 12.04% in massa
- un agente polimerizzante all’1.96% in peso.
Le due reazioni di ossidoriduzione che avvengono sono:
2 (NH4)ClO4(s) + 2 Al(s) → Al2O3(s) + 2 HCl(g) + 2 NO(g) + 3 H2O(g)
6 (NH4)ClO4(s) + 10 Al(s) → 5 Al2O3(s) + 6 HCl(g) + 3 N2(g) + 9 H2O(g)
L’ossido di alluminio è un solido bianco e viene disperso nei prodotti gassosi creando quella tipica scia bianca caratteristica dei lanci dello Shuttle.
Si noti che in entrambe le reazioni l’alluminio, l’azoto e il cloro variano il loro numero di ossidazione: nella prima reazione l’alluminio passa da numero di ossidazione zero a +3 e il cloro passa da numero di ossidazione +7 a – 1.
Nella prima reazione l’azoto passa da numero di ossidazione – 3 a +2 mentre nella seconda reazione passa da numero di ossidazione -3 a 0.
La reazione, estremamente esotermica, riscalda l’interno del booster a propellente solido alla temperatura di 3200 °C portando all’espansione dei gas che sono in grado di sollevare lo Shuttle.
I booster a propellente solido producono circa il 71% dell’energia necessaria e la parte rimanente viene fornita da un’ulteriore reazione di ossidoriduzione dalla reazione tra idrogeno e ossigeno:
2 H2 + O2 → 2 H2O
che è molto esotermica e il calore generato porta la temperatura a oltre 3300 °C; ciò provoca l’espansione del vapore acqueo con un’ulteriore spinta verso l’alto.
… e via nello spazio