Za početak, raketni motori se zasnivaju na principu zakona akcije i reakcije. Raketni motor izbacuje snažnu reakciju na jednu stranu i iskorištava reakciju koju ona prijašnja izaziva samo u suprotnom smjeru. Radi pojašnjenja: ako se ikada vidjeli da crijevo za gašenje vatre drži više od jednog vatrogasca, to je zbog toga što crijevo izbacuje vodu na jednu stranu, a ljudi ga sprečavaju da odleti. Da svi ti vatrogasci na primjer stoje na skateboardima snažna reakcija crijeva kojim teče voda bi ih odsklizala unatrag velikom brzinom. Isto se događa i kada napušete balon i tada ga pustite da odleti. Dobili ste nešto na čemu se zasniva rad raketnog motora.

space shuttle pri polijetanju koristi svoje motore i još dva SRBa vidljiva sa strane (NASA)

     No raketni motori ipak nisu toliko jednostavni. Oni izbacuju masu visoko stlačenog plina u jednom smjeru kako bi dobili poticaj (pogon) u drugom smjeru. Ta masa plina dolazi od izgaranja velikih količina goriva u raketnim motorima. Proces gorenja ubrzava svu tu masu i ona izlazi kroz mlaznice velikom brzinom. Potisak (sila) koji pokrene raketu je zapravo snaga raketnog motora (thrust). Taj potisak se mjeri u Newtonima. Na primjer, 4.45 N potiska je količina sile potrebna kako bi se pokrenulo tijelo iste te težine da pobjegne gravitacijskoj sili Zemlje. Da bi pobjegle Zemljinoj gravitacijskoj sili, rakete moraju nositi mnogo goriva, a kada se uzme u obzir da gorivo koje raketa nosi da bi pokrenula samo letjelicu ima oko 36 puta veću težinu od samog tereta, to nije ni najmanje čudno. Dakle, već za mali broj ljudi koje treba poslati u svemir treba ogromna količina goriva. Koliko su velike i teške rakete pokazat ću vam na primjeru space shuttlea Space shuttle (u prekrasnom hrvatskom prijevodu, svemirski taksi) se sastoji od tri dijela: orbitera, velikog vanjskog spremnika za gorivo i dva potisnika (rakete) koji se skraćeno zovu SRBi (Solid Rocket Boosteri). Sam shuttle teži oko 75 tona dok je prazan, vanjski spremnik goriva teži 35 tona, a dva raketna motora svaki 85 tona dok su prazni. Kad su SRBi puni, teže svaki po 500 tona. Vanjski spremnik goriva može primiti 650000 litara (650m3) tekućeg kisika i 1700000 litara (1700m³) tekućeg vodika. Cijela letjelica, zajedno sa pogonskim raketama, spremnicima za gorivo i gorivom teži 2 milijuna kilograma (2000 tona), a može ponijeti još 30 tona tereta. Gorivo dakle teži 20 puta više nego sam shuttle. Sve to gorivo izbaci se iz shuttleovih motora brzinom od 11000 km/h. Svaki od pogonskih motora sa strane space shuttlea generira oko 15 milijuna Newtona pogonske snage (potiska) prilikom polijetanja. Tri glavna motora radeći sagore gorivo za oko osam minuta ostvarujući 1.7 milijuna Newtona potiska.

   I. rakete na kruto gorivo

     Raketni motori na kruto gorivo su bili prvi motori koje je čovjek napravio, izumljeni su prije kojih sto godina u Kini i od tada su u intenzivnoj uporabi. Takav tip motora se rabi i kod balističkih projektila. Zasnivaju se na izgaranju raketnog goriva koje je istog kemijskog sastava kao barut (dušik, ugljik i sumpor), ali su elementi u drukčijim omjerima. Naime, obični barut sastavljen je od 75% dušika, 15% ugljika i 10% sumpora i zbog toga ima eksplozivan učinak, dok u omjeru 72% dušika, 24% ugljika i 4% sumpora spoj izgara postepeno i oslobađa jednako energije, ali kroz duži period. Sagorijevanje takvog goriva u jednom SRBu traje oko dvije minute. Sagorijevanje se događa tako da se gorivo grije sa svih strana rakete. Rakete na kruto gorivo imaju tri bitne prednosti: jednostavne su, sigurne i relativno jeftine. Također imaju i dva nedostatka, a ti su da se njima ne može upravljati snaga potiska (thrust) i jednom kada se pokrenu ne mogu se ugasiti i pokrenuti ponovno. Koriste se uglavnom za balističke projektile i letjelice kojima nije potrebna kontrola motora.

II. rakete na tekuće gorivo

testiranje rakete na tekuće gorivo; dok motor radi, mlaznica se jako ugrije, pa se mora hladiti kriogenim tekućinama (NASA)

     Prvi put je takav raketni motor testiran 1926. i taj motor je koristio benzin i tekući kisik kao gorivo. Početna ideja tih motora je jednostavna, no javljaju se problemi hlađenja, upravljanja i mehanizma za upumpavanje. U većini motora na tekuće gorivo, gorivo i oksidans (kao npr. benzin i tekući kisik) se upumpavaju u komoru za sagorijevanje gdje izgaraju i stvaraju visoko stlačeni i ubrzani mlaz vrućih plinova. Ti plinovi putuju kroz ispušnu cijev koja ih još više ubrzava (9000 do 18000 km/h) i tada napuštaju sustav motora. Jedan od velikih problema u motorima sa tekućim gorivom je hlađenje komore za sagorijevanje i ispušne cijevi što se rješava kruženjem kriogenskim tekućinama kroz te dijelove rakete. Pumpe trebaju dostići veći tlak nego što je u komori za sagorijevanje tako da motor koristi dva nivoa upumpavanja. Sve to utječe na to da motor izgleda više kao stroj za ispumpavanje nego pravi motor. Kao gorivo se mogu koristiti svakakve kombinacije smjesa (kao ona gore navedena), smjesa tekućeg vodika i kisika, koja se koristi u glavnim motorima space shuttlea, smjesa kerozina i tekućeg kisika, korištena za prvi stupanj rakete Saturn V (misije Apollo), smjesa alkohola i tekućeg kisika (korišteno u njemačkim V2 projektilima) i drugih.

      Mnogi raketni motori su vrlo mali, kao na primjer oni koje koriste sateliti. Primjer takvih motora je pogon na stlačeni dušik koji jednostavno ispucava dušikov plin iz spremnika kroz ispust. Takvi potisnici održavaju satelite u orbiti i koriste se za shuttleove manevrirajuće sisteme koji mu omogućuju slobodno kretanje u svim pravcima. Danas znanstvenici rade na motorima koji funkcioniraju na principu ubrzavanja iona i atomskih čestica. Takvi motori nazivaju se ionskim i potpuno su drugačiji od konvencionalnih raketnih motora. O njima postoji poseban članak (ionski motori).

Damir Andrašević, < 1.4.2004.