
English: 
rocket science
Good Afternoon and welcome to the Department of Chemistry, Welcome to the Cambridge Science Festival,
And Welcome to this lecture on Rocket Science
Now, every Rocket that has ever flown,
whether its a small firework rocket,
or whether its a giant rocket carrying people to the moon
every rocket is based on one simple principle.
So i thought i'd begin this lecture by demonstrating that principle

Dutch: 
Goedemiddag, welkom op de scheikundeafdeling en het Cambridge Science Festival...
en welkom ook bij deze lezing over raketwetenschap.
Elke raket die ooit gevlogen heeft, of het nou een kleine vuurwerkraket is...
of een enorme raket die mensen naar de maan brengt, is gebaseerd op één principe.
Daarom begin ik deze lezing met het demonstreren van dat principe.

Dutch: 
Dit is een miniatuurreproductie van een kanon uit de Napoleontische tijd.
Het is een werkend model en kan een echte loden kanonskogel afvuren,
van ongeveer een centimeter doorsnee.
Vandaag vuren we geen echte kogel af. In plaats daarvan vuren we een losse flodder af.
Zodra ik dat doe, wil ik dat u goed oplet wat er gebeurt met het kanon.
Het kanon is eigenlijk gewoon een buis die aan een kant afgesloten is...
en aan de andere kant open is. We noemen de opening de vuurmond.
En er is een kleine opening die we het zundgat noemen, waardoor het vuur naar het kruit gaat.
Ik neem wat langzaam brandende lont en die plaats ik in het zundgat.
En nu ga ik het buskruit toevoegen.
Het buskruit zit in deze mooie hoorn en dit werkt als volgt:
Ik doe mijn vinger op de opening, ik druk op het ventiel en draai de hoorn op zijn kop.
Het kruit loopt nu het uiteinde in.
Zo krijgen we een precieze hoeveelheid buskruit.
Ik laat het ventiel los en draai de hoorn weer omhoog en...
zo hebben we een vaste hoeveelheid kruit in het uiteinde zitten.

English: 
So this a beautiful reproduction, in miniature
of a Napoleonic Canon. But its a working model
And its actually capable of firing a live round: A Half inch diameter Lead Cannon Ball
Today we wont fire a live round, but im going to fire a blank round
and when we do, i want you to observe what happens to the cannon
Now the cannon's really just a tube thats closed on this end (left side) and open at this end (right side)
This is called a muzzle
and theres a small hole we call a "touch hole"
that we use to transmit fire to the main charge
So im going to begin by taking a small slow burning fuse
And placing that in the "touch hole"
Then were going to charge this with gunpowder
So the gunpowder is in this nice powder horn
the way this works is: I put my finger over the brass nozzle, I press the valve and tip it upside down
And powder trickles into that brass spout
So I'm measuring a precise quantity of gunpowder
And I release the valve and turn it upside... right way up again
and we have a measured quantity of gunpowder in the spout

English: 
So I'll place that into the barrel of the cannon
and I thought is since its "Science Week" we'll use a double dose
*audience laughs*
Here's a double dose of gunpowder going into the cannon
So that's the gunpowder,
In the barrel; I'll put this safely out of the way
Now to keep the gunpowder in the barrel and against the fuse
were going to use a bit of wadding
so this is some fireproof wadding which I'm going to put into the, into the muzzle of the cannon
and then use this "Ram Rod" to pack the wadding and the gunpowder tight up against the fuse.
Now at this point we would put our cannon ball in but were not going to do that today
so instead, we'll, we'll simulate that by adding a bit more wadding
so I'm going to put some more wadding into the barrel
and again just pack that down
and then finally, to, uh, to stop the ball rolling out, as it were,

Dutch: 
Dat doe ik nu in de loop van het kanon.
Omdat dit de week van de wetenschap is, nemen we een dubbele hoeveelheid.
(publiek lacht)
Hier hebben we de tweede hoeveelheid die we in het kanon gaan doen.
Dat was het buskruit.
Dit zet ik even veilig weg.
Om het kruit in de loop te houden en om het tegen de lont te houden...
gebruiken we watten. Dit zijn vuurvaste watten.
Dat plaats ik in de mond van het kanon en...
dan gebruik ik deze laadstok om de watten en het buskruit tegen de lont aan te drukken.
Normaal gesproken zouden we er nu een kanonskogel in doen,
maar omdat we dat niet gaan doen, gebruiken we extra watten.
Ik doe nu extra watten in de loop.
Opnieuw even aandrukken.
Ten slotte zouden we extra watten gebruiken om te voorkomen dat de kanonskogel er uit rolt.

Dutch: 
En waarom zouden we dat niet doen?
Het is per slot van rekening een wetenschapsfestival.
We hebben nu de watten goed aangedrukt en...
daarmee is ons kanon geladen en klaar om te vuren.
Dan ga ik nu de lont aansteken.
Het gaat voor waar ik sta vrij veel lawaai maken, dus ik ga mijn oren hiervoor bedekken.
Als u vooraan zit, dan kunt u dat ook doen.
Als de lont brandt en het kanon schiet,
dan wil ik dat u goed kijkt naar wat er gebeurt met het kanon.
Daar gaan we.
(applaus)

English: 
we'd use a bit more wadding. So, why not, lets do a bit more wadding.
*audience laughs*
It is the science festival after all.
Okay, so we've got this wadding nicely pack down.
Our cannon, uh will be loaded, and it's now ready to fire.
So I'm going to light the fuse
from where I'm standing, it's quite noisy, so I'm going to be covering my ears;
if you're near the front, you may wish to do the same.

Dutch: 
Zoals u zag, schoot het kanon achteruit.
We noemen dat terugslag.
Dit is een basisprincipe in de natuurkunde,
dit heet het behoud van impuls.
Toen het kanon vuurde, schoten er hete gassen en watten...
op hoge snelheid in deze richting uit de loop.
Die materialen hadden een grote impuls (beweging) in deze richting...
en omdat de totale hoeveelheid impuls in de wereld niet kan veranderen...
kreeg het kanon een impuls in de tegenovergestelde richting.
Dit is het idee achter een raket.
Door het snel afvuren van gassen in een richting,
creëren we een kracht in de tegenovergestelde richting.
Dit kanon is leuk en aardig, maar de kracht ontstond in een keer...
we kregen een explosie.
Als we een raket bouwen, willen we een kracht die veel langer aanwezig blijft.
Om te laten zien hoe we dat doen, heeft Chris een mooie demonstratie gemaakt.
Zoals u kunt zien...
is dit een kart.

Dutch: 
Maar het is wel een aparte kart, want deze wordt aangedreven door een koolstofdioxide-brandblusser.
De brandblusser zit achterop...
en in de blusser zit koolstofdioxide dat onder zo'n grote druk staat...
dat het vloeibaar is geworden. Er zit dus erg veel van in de blusser.
Als ik op het pedaal trap, dan opent dat een ventiel...
en dan ontsnapt de koolstofdioxide met een hoge snelheid in die richting.
En daardoor zou er een kracht moeten ontstaan in deze richting.
Ik hoop dat het de kart dus vooruit gaat duwen
Zullen we het proberen? Ben je er klaar voor Chris?
Iedereen klaar?
Daar gaan we!

Dutch: 
(applaus)
Dit is het principe van een raket.
Op de kart hadden we ontsnappende gassen in de ene richting die een kracht creëerden in de andere richting.
Maar we gebruikten een hele blusser om een paar meter vooruit te komen.
Het is dus niet erg effectief.
De reden is dat samengedrukt gas niet voldoende energie levert.
We moeten dus een manier vinden om veel meer energie te krijgen uit elke kilo brandstof.
Daarvoor kijken we naar de scheikunde.
U kent allemaal auto's en in auto gebruiken we een brandstof, benzine of diesel...
en dat laten we reageren met de zuurstof in de lucht. We noemen dat verbranding.
Dat levert de energie om de zuigers te laten bewegen, dat laat de banden draaien en zo gaat de auto vooruit.
Zouden we datzelfde principe van verbranding kunnen gebruiken om...
niet het draaien van wielen te veroorzaken, maar meer een raketachtige aandrijving?
Dat kan en de volgende demonstratie, als je hem naar voren zou willen brengen...

Dutch: 
laat precies dat principe zien.
En opnieuw is het er eentje die bekend is, het is de straalmotor.
In een straalmotor verbranden we brandstof...
in dit geval heet de brandstof Jet A-1. Het lijkt op kerosine en er zit wat van in deze fles.
Het reageert met de zuurstof in de lucht om een ontsnappende...
straal gas te maken die erg snel vooruitgaat...
en dat levert een kracht in de tegengestelde richting.
We zetten dit even klaar.
Als de motor werkt, dan levert dat veel lawaai op en daarom zal ik deze gehoorbescherming dragen.
Dit wordt aangestuurd door een computer, die ik eerst even aan moet zetten.
En nu...
starten we de motor. Het duurt ongeveer twintig seconden om te starten.
Hij gaat dan eerst stationair draaien, wat ongeveer 40.000 toeren per minuut is.

Dutch: 
Zodra de motor stationair draait, brengen we het vermogen omhoog tot het maximale voor twee seconden...
en dan zetten we hem uit.
Waarom twee seconden?
Bij vol vermogen doet hij 150.000 toeren per minuut, genereert hij 100 Newton aan kracht...
dat is tien kilogram aan voortstuwing.
De temperatuur van de uitlaatgassen is 700 graden en...
ze hebben een snelheid van 1.500 kilometer per uur.
De motor verbruikt dan een derde van een liter aan brandstof per minuut...
en produceert 20 kilowatt aan vermogen
De motor draait nu op 18.000 toeren per minuut.
25.000 toeren per minuut.
35.000 toeren per minuut.
Hij draait nu stationair en zit iets boven 40.000 toeren per minuut.
Nu ga ik de motor naar vol vermogen brengen voor twee seconden...

Dutch: 
en dan zet ik hem uit.
Klaar?
Daar gaan we.
Die kleine straalmotor is behoorlijk indrukwekkend,
maar straalmotoren hebben een groot probleem.
Ze hebben namelijk lucht nodig om te werken, ze gebruiken de zuurstof uit de lucht.
Dat is geen probleem in de atmosfeer, maar wel als je naar de maan wilt gaan.
We moeten dan door de ruimte reizen. Daar is geen lucht en daarom ook geen zuurstof.
We hebben dan een brandstof nodig die zijn eigen zuurstof meedraagt.
We hebben al zo'n brandstof gezien in deze lezing en dat is buskruit.
Buskruit is eigenlijk een mengsel van drie ingrediënten.
Het eerste is houtskool.

Dutch: 
Dit is gemalen houtskool, maar het is te vergelijken met het spul dat u op uw barbecue gebruikt.
Houtskool is de brandstof.
Het tweede ingrediënt is dit gele poeder, zwavel. Ook dit werkt als brandstof...
en het zorgt ervoor dat het buskruit iets sneller brandt.
Het derde ingrediënt is erg belangrijk. Het is salpeter of ook wel kaliumnitraat.
Salpeter is erg interessant omdat er zuurstof in opgesloten zit.
Als het verwarmt wordt, wordt de zuurstof vrijgelaten...
en dat kan dan reageren met het houtskool en de zwavel en zo energie vrijlaten.
Niet alleen laat het energie vrij, het maakt ook gas.
Het maakt een heet gas met veel energie...
en door dat gas vrij te laten komen door een smal mondstuk in een bepaalde richting...
kunnen we een raketkracht in een andere richting creëren.
Als u dit zelf wilt proberen, dan kunt u een modelraket kopen.
Ze zijn online en in hobbywinkels te koop.

Dutch: 
Dit is zo'n model. Het is in feite een kartonnen buis met een neus en vinnen van balsahout.
Het wordt aangedreven door een kleine buskruitmotor.
Deze motor zal deze raket naar een hoogte van ongeveer 450 meter brengen.
De motor doet dit door veel gas te maken
We hebben hier een experiment om uit te vinden hoeveel gas een raketmotor maakt.
Ik heb een iets grotere motor.
Wat we gaan doen is deze motor onder water laten werken,
zodat we het gas kunnen vangen en kunnen zien hoeveel gas er gemaakt is.
Hier staat een cilinder gevuld met water...
en hier zit een soortgelijke motor in een plastic zak zodat hij niet nat wordt.
Als de motor werkt, produceert hij gas...
het gas zal het water in de cilinder wegdrukken...
en zo kunnen we zien hoeveel gas er gemaakt is.
Om de motor aan te zetten, zit er een elektrische ontsteking in.
Die is verbonden via deze draden...
met mijn favoriete manier om explosies te maken...

Dutch: 
en dat is dit.
Dit is een echte detonator.
Hij komt uit de jaren 1920 en werd gebruikt om dynamiet in mijnen te ontsteken.
En we gaan dit gebruiken om die raket te starten.
Hiervoor wil ik graag een vrijwilliger hebben.
Wie wil er naar voren komen?
Wil jij helpen? Graag een applaus voor onze vrijwilliger.
(applaus)
Als jij hier wilt komen staan. Wat is je naam?
Edward.
Ok, Edward. Jij hebt dit vast wel eens gezien in tekenfilms. Weet je wat je moet doen?
Als ik het zeg, haal je de hendel omhoog...
en daarna duw je het hard naar beneden. Zo hard als je kan.
Vervolgens kijken we naar de motor daar en zien we hoeveel gas er gemaakt is.
Ga je gang Edward.
De motor brandt.
We kunnen zien hoeveel gas het is.

Dutch: 
Al dat witte gas bovenin de cilinder, komt van die kleine motor.
Graag een applaus voor onze vrijwilliger.
(applaus)
Dit gas is gemaakt door de verbranding van...
buskruit in die raketmotor.
Dat gas wordt aan de achterkant vrijgelaten en zorgt ervoor dat de raket vooruit gaat.
Buskruit is een mengsel van drie ingrediënten.
Veel raketbrandstoffen zijn mengsels, zoals we zullen gaan zien.
Mengsels van een brandstof en een oxidator, zoals zuurstof.
Als we brandstoffen maken, is een van de belangrijkste dingen...
om de juiste verhoudingen van brandstof en oxidator te weten.
Om te zien hoe dat werkt, kijken we naar deze bunsenbrander.
Een bunsenbrander werkt door methaan, ook wel natuurlijk gas genoemd, te verbranden.
Het methaan komt door deze slang heen en vermengt zich met de lucht.

Dutch: 
En wat u hier ziet is een chemische reactie tussen methaan en de zuurstof in de lucht.
We moeten ons nu afvragen wat de beste verhouding tussen methaan en zuurstof is...
om de grootste hoeveelheid energie te krijgen.
We kunnen deze vraag beantwoorden, als we kijken naar de chemie achter deze reactie.
Dit is een model van een methaanmolecuul.
Het bestaat uit een koolstofatoom...
die verbonden is aan vier atomen waterstof.
Als het methaan brandt...
dan reageren de methaanmoleculen met zuurstofmoleculen.
Hier is een zuurstofmolecuul.
Het bestaat uit twee zuurstofatomen die met elkaar verbonden zijn.
Wat er gebeurd als methaan verbrandt...
is dat de verbindingen in de moleculen breken...
en dat de atomen bij elkaar komen in andere combinaties.
Zo reageert het koolstof met zuurstof en maakt zo koolstofdioxide.
Zoals de naam al zegt, bevat koolstofdioxide een atoom koolstof en twee atomen zuurstof.

Dutch: 
Voor de optimale verbranding van koolstof, heeft elk molecuul methaan...
twee atomen zuurstof nodig, met andere woorden een molecuul zuurstof.
Dat is dan het koolstof, maar hoe zit het met de waterstof?
Er zijn vier atomen waterstof en die kunnen reageren met zuurstof om water te vormen.
Zoals u waarschijnlijk wel weet is de formule voor water H2O.
Dat is twee atomen waterstof voor elk atoom zuurstof.
Dus voor een optimale verbranding van het waterstof...
hebben we vier atomen waterstof die moeten reageren met nog eens twee atomen zuurstof...
om twee moleculen water te maken.
Dus in totaal hebben we voor een molecuul methaan, twee moleculen zuurstof nodig.
Dat is onze voorspelling.
Laten we die voorspelling testen om te zien of het klopt.
We gaan dat doen door deze 50ml frisdrankflessen te gebruiken...
als raketten.
In elke fles zit een andere verhouding...
van zuurstof en methaan.

Dutch: 
We gaan deze raketten afvuren...
en door te kijken naar hoe ver ze gaan, kunnen we zien hoeveel energie er vrij kwam.
In de eerste raket...
zit veel methaan. Methaan is de brandstof en dus kunnen we denken...
dat veel methaan erg goed is.
Dus veel methaan en weinig zuurstof.
Die kwam maar zo'n vijf centimeter van zijn plaats.
Dus misschien toch niet zo goed.
Laten we het nu proberen met veel meer zuurstof.
In de tweede raket zit een beetje methaan en heel veel zuurstof.
Laten we kijken of dit beter gaat.
Niet slecht.
Laten we nu onze theorie testen.
In de derde raket zit twee delen zuurstof en een deel methaan.
Laten we kijken hoe dit gaat.

Dutch: 
(applaus)
Onze theorie was dus duidelijk juist.
Als we dus een juiste balans hebben tussen de brandstof en de oxidator...
dan krijgen we de grootste vrijgave van energie en dan komt onze raket het verst.
Wat we nu hebben is een mengsel tussen de brandstof methaan en de oxidator zuurstof.
Ook buskruit is een mengsel tussen een brandstof en een oxidator.
We kunnen het zelfs nog iets beter doen dan mengsels.
We kunnen namelijk een molecuul zuurstof rechtstreeks in de brandstof inbouwen.
Dit werd ontdekt door een Zwitsers-Duitse scheikundige, Schönbein.
Hij deed scheikundig onderzoek in zijn keuken, zoals iedereen zou doen natuurlijk.
Maar het ging mis en hij morste stikstofoxide en zwavelzuur op de tafel.
Hij gebruikte een katoenen doek om alles op te ruimen en...

Dutch: 
hij hing vervolgens de doek op de kachel om te laten drogen.
En toen het opdroogde deed hij een ontdekking.
Hij ontdekte dit materiaal. Dit heet cellulosenitraat.
Dit is een normaal stukje katoen.
Het is behandeld met stikstofoxide en zwavelzuur en daarna gewassen en gedroogd...
en het ziet eruit als een normaal stukje katoen.
Maar als ik het aansteek, dan zult u zien dat het toch heel anders is.
U ziet dat het volledig verdwenen is.
Uiteraard is het dat niet. Materie kan niet zomaar verdwijnen namelijk.
Wat er gebeurd is, is dat het erg efficiënt verbrand is.
In elk molecuul cellulose zit extra zuurstof ingebouwd.
Dus als het brandt, dan verandert het koolstof in koolstofdioxide. Wat een kleurloos gas is.
Waterstof reageert met zuurstof en vormt water. Of eigenlijk waterdamp, wat ook een kleurloos gas is.
En er ontstaat stikstof. Dat is ook een kleurloos gas en is al aanwezig in de lucht.
Het is dus veranderd in kleurloze gassen.

Dutch: 
Alles wat gemaakt is van cellulose, wat eigenlijk plantaardig is...
kan op deze manier behandeld worden en zo veranderd worden in cellulosenitraat.
Dit is een normaal vel papier dat ook behandeld is...
om het in cellulosenitraat te veranderen...
en het ziet er uit als papier, totdat ik het aansteek.
Ook dit lijkt te zijn verdwenen.
Dat is dus cellulosenitraat en...
we kunnen dit gebruiken om te proberen een raket te maken.
Hier heb ik een simpele raket. Het is eigenlijk gewoon een tube met vinnen en een neus.
In de raket zit cellulosenitraat.
Deze keer is het gemaakt van watten. Dezelfde watten die u bij de drogist koopt.
Ook deze keer is er cellulosenitraat van gemaakt.
En we zullen zien of deze raket kan vliegen.
(applaus)
De raket haalde niet echt de maan, maar het laat zien waar we het over hebben.

Dutch: 
We kunnen cellulosenitraat gebruiken om nog iets te laten zien.
Dit is ook cellulosenitraat.
Maar nu is het in de vorm van een fijn poeder.
Het heet rookloos poeder en het is eigenlijk de hedendaagse versie van buskruit.
Het heeft meer energie dan buskruit.
Ik heb er een paar gram van in dit bakje gedaan.
Ik zal dit aansteken en dan...
wil ik dat u kijkt hoe snel of hoe langzaam dit brandt.
U ziet dat het langzaam brandt in het bakje en...
het duurt een paar seconden om van de ene kant naar de andere kant te gaan.
Dit brandde in de open lucht.
In een raket nemen we de brandstof en...
sluiten we het op in een raketkamer om de druk toe te laten nemen.
Die extra druk zorgt twee dingen:
het verhoogt de snelheid van verbranding en...
de hoge druk zorgt ervoor dat de gassen met een hogere snelheid uit de raket komen en dat...
geeft extra kracht aan de raket.

Dutch: 
Maar er is een probleem.
Als we de druk teveel toe laten nemen,
dan kan het mis gaan.
Ik wil laten zien wat er mis kan gaan...
met de hulp van een vrijwilliger. Laten we een vrijwilliger van deze kant nemen.
Wie wil er naar beneden komen?
Wil jij op de tweede rij van achteren naar beneden komen? Geef hem een applaus.
(applaus)
Kijk maar naar het publiek. Wat is je naam?
Jack.
Ok Jack, hier achter je in deze...
in deze kast...
hebben we nog eens twee gram van dat rookloze poeder.
Alleen zit het deze keer in een kartonnen tube...
en om de tube is tape gewikkeld, zodat het poeder goed opgesloten zit.
Opnieuw zit er een electrische ontsteking in de tube...
waarmee we het poeder tot ontbranding gaan brengen.
Deze keer is het erg goed opgesloten en we gaan zien wat er gebeurt met de raket...
als we het ontwerp niet goed is.
Zou jij hier willen komen staan?
We hebben het weer verbonden met onze detonator.

Dutch: 
Wacht nog even met dit te gebruiken.
Mijn voorspelling is dat de mate van verbranding van dat poeder zo enorm verhoogd is...
dat we gehoorbescherming nodig hebben.
Ik geef jou deze oordoppen en ik ga ze zelf ook gebruiken.
U kunt uw oren bedekken.
Dit is dus 2 gram van dat rookloos poeder.
Precies zoals we net in dat baantje gezien hebben...
maar deze keer opgesloten.
Ok, ga je gang.
Goed gedaan!
(applaus)
Wat we daar zagen, is een explosie.
Het doel van het opsluiten, was het vasthouden van de warmte en...
de uitzettende gassen.
De druk en de temperatuur nemen toe.
Daardoor verhoogt de snelheid van verbranding zo zeer...
dat we een explosie krijgen.
Dat kan ook gebeuren met onze raket als het ontwerp niet goed is.
Dus u ziet dat raketwetenschap soms best lastig kan zijn.

Dutch: 
We hebben gekeken naar de scheikunde van brandstoffen en we gaan hier zo direct verder mee.
Ik wilde nu gaan kijken naar de natuurkunde achter raketten.
En ook dat geeft ons een aantal interessante uitdagingen.
En om dat te laten zien, heb ik twee vrijwilligers nodig.
Jij in het gestreepte shirt daar aan het eind was erg snel. Kom maar naar beneden.
En nog iemand hiervandaan. Jij bent erg enthousiast dus kom maar naar beneden.
Een applaus voor onze vrijwiliggers.
(applaus)
Kijk maar naar voren. Wat is jouw naam?
Louie.
Kom maar hier staan en wat is jouw naam?
Albert.
Ik heb hier twee identieke stokken.
Ze hebben allebei een staafje aan het uiteinde.
En wat jullie moeten doen is om ze te laten balanceren.
Zou jij je vinger op deze manier uit willen steken?
En nu moet je deze stok laten balanceren op je vinger.
En houdt de stok dan nu verticaal.
Ik wil dat jij hetzelfde gaat doen.
Houdt je vinger maar andersom, dat is makkelijker.

Dutch: 
Ik ga het iets moeilijker maken dus ik ga hem op deze manier op je vinger zetten.
Concentreer je goed.
En probeer hem rechtop te houden.
Goed gedaan. Probeer het nog maar eens.
Fantastisch!
Allebei heel erg bedankt.
Wat u zag, is dat toen we de stok op deze manier probeerden te laten balanceren...
dat dat erg makkelijk is. We noemen dit stabiel.
Dat betekent dat als ik de stok een beetje beweeg...
dat hij weer terugkomt naar de positie waar hij was.
Als de stok bewogen wordt, dan komt hij weer terug naar de plaats waar hij begon.
Dit noemen we dus stabiel.
Als de stok rechtop staat, noemen we dat instabiel.
Zelfs als ik het precies goed heb en de stok verticaal staat...
dan nog zal de kleinste verstoring...

Dutch: 
ervoor zorgen dat de stok gaat bewegen en zal blijven bewegen in die richting.
Hij beweegt weg van waar hij begon.
Dit noemen we instabiel.
Het probleem waar we tegenaan lopen bij raketten, is dat alle raketten instabiel zijn.
Denk bijvoorbeeld aan een raket...
die opstijgt en dus recht omhoog gaat.
Als er een kleine imperfectie aan de raket is, iets dat niet helemaal symmetrisch is...
misschien een beetje wind of wat dan ook...
dan zal dat de raket in een andere richting laten bewegen.
Het probleem is nu dat de voortstuwing of de kracht...
nu ook een andere kant op gaat.
Dus als de richting iets verandert...
dan zal de voortstuwing het in die richting laten gaan en de raket zal blijven draaien.
Als we de raket zouden starten, zal hij dus niet in een rechte lijn vliegen maar juist heel onregelmatig.
Dat moeten we oplossen en we hebben gezien van onze vrijwilliger hoe we dat moeten doen.
Toen hij de stok balanceerde...

Dutch: 
moest hij zijn vinger heen en weer bewegen.
We noemen dat actieve stabilisatie.
En zo werken grote raketten ook.
Een van de meest indrukwekkende staaltjes techniek aller tijden...
is ook de grootste raket die ooit gebouwd is en succesvol gevlogen heeft...
en dat is de Saturnus Vijf raket.
Hij bracht astronauten naar de maan in de jaren 60.
De Saturnus Vijf was een indrukwekkend staaltje techniek.
Hij was zo hoog als een gebouw van 36 verdiepingen.
Hij woog 3000 ton.
En de eerste trap verbrandde 15 ton brandstof per seconde.
Stelt u zich dus dit gebouw van 36 verdiepingen voor die opstijgt op 5 pilaren van vuur...
gemaakt door 15 ton brandstof per seconde te verbranden...
en dat geheel is dus instabiel.
Wat ze deden om het te stabiliseren...
is om de motoren, die elk zo groot zijn als een klein huis...
heen en weer te laten bewegen...
door enorme hydraulische cilinders.

Dutch: 
Dus terwijl de raket opstijgt en een kant op begint te bewegen...
worden de motoren gedraaid, terwijl ze 15 ton brandstof per seconde verbranden...
om zo de baan van de raket te corrigeren.
Echt indrukwekkende techniek.
Als we een raket in de atmosfeer willen laten vliegen...
dan kunnen we iets doen wat veel makkelijker is.
We kunnen de lucht gebruiken om stabiliteit te creëren.
Dat wil ik laten zien door middel van een experiment...
waarbij iedereen mee kan doen.
Als het goed is, heeft u voor het begin van deze lezing...
deze papieren vliegtuigen gemaakt.
De vliegtuigjes zijn gelijk aan elkaar behalve de plaats van de paperclip.
Bij de rode vliegtuigjes zit de paperclip aan de achterkant.
Terwijl hij bij de groene vliegtuigjes in het midden zit.
Zou u allemaal kunnen controleren of u de paperclip op de juiste plaats heeft gedaan?

Dutch: 
Wat we nu gaan doen...
is iets wat u altijd al heeft willen doen en dat is het gooien van vliegtuigjes naar de leraar.
Ik ben het doel en het is uw taak om mij te raken.
Ik geef u wel wat advies dat het wat makkelijker zal maken.
Als u een papieren vliegtuigje laat vliegen, vliegt het niet in een rechte lijn.
Het daalt vanwege de zwaartekracht.
Het heeft dus geen zin om op mij te mikken. Wat u moet doen is om boven mijn hoofd te mikken.
Mijn advies is dan ook om te mikken op de bovenkant van het scherm.
Dan zou het vliegtuig mij moeten raken.
We gaan beginnen met alleen de rode vliegtuigen.
De groene vliegtuigen kunnen dus allemaal blijven liggen.
Ik zal aftellen.
Dus 3, 2, 1 en dan wil ik dat iedereen met een rood vliegtuig mij probeert te raken.
Bent u er klaar voor?
3
2
1
Gaan!
(iedereen lacht)

Dutch: 
Dat is vals spelen.
Laten we nu gaan kijken wat er met de groene vliegtuigen gebeurd
Is iedereen met een groen vliegtuig klaar?
3
2
1
Gaan!
(applaus)
U ziet dat alle vliegtuigen die hier gekomen zijn, groen zijn.
Om de een of andere reden vlogen de groene vliegtuigen veel beter dan de rode.
De reden is dat de groene stabiel zijn...
terwijl de rode instabiel zijn.
En ik kan verklaren waarom dat zo is met de hulp van een model.

Dutch: 
En ik gebruik daarvoor geen model van een vliegtuig, maar van een raket.
Dit is ons raketmodel.
Het eerste wat wij moeten begrijpen is wat het massamiddelpunt wordt genoemd.
Als ik deze raket pak en ik...
balanceer hem op mijn vinger...
ongeveer op dit punt.
Het punt waar de raket in balans is, is wat het massamiddelpunt is.
Zie het alsof alle massa om dat punt draait.
Dat punt is een soort draaipunt.
Als de raket vliegt...
als er een kleine verstoring is waardoor de raket uit zijn baan gaat...
dan draait hij op het massamiddelpunt.
Ik heb het massamiddelpunt aangegeven...
op deze raket met dit symbool.
Dit is dus het waarop de raket draait.
Het volgende punt is het middelpunt van druk.
Stelt u zich een raket in zijn vlucht voor.

Dutch: 
Wij denken dan aan een raket die erg snel beweegt en de lucht waar hij door heen gaat als stilstaand.
Maar stelt u zich voor dat u op de raket zit.
Dan denkt u dat de raket stil staat en dat de lucht naar u toe komt.
Wij noemen dat de relatieve wind.
Dus als u op deze raket zit...
dan beweegt de wind naar u toe. Er waait dus wind op de neus van de raket.
Als de raket nu een beetje naar een bepaalde kant gaat...
dan zal de wind op alle vlakken van de raket inwerken.
Het effect daarvan is alsof...
de wind maar op een punt inwerkt. En dat punt is het middelpunt van druk.
Dus kort gezegd is het middelpunt van druk...
het punt waarbij het voorste gedeelte hetzelfde is als het achterste gedeelte.
Deze raket heeft het massamiddelpunt achter...
het middelpunt van druk.
Dat is te vergelijken met de rode vliegtuigen.
Op die vliegtuigen zat aan de achterkant een paperclip...

Dutch: 
en dat zorgde ervoor dat het massamiddelpunt achter het middelpunt van druk kwam te liggen.
Laten we kijken wat er gebeurt met een vliegtuig of een raket...
waarbij het massamiddelpunt te ver aan de achterkant zit.
Dit is een vliegende raket en dit is de relatieve wind terwijl de raket vliegt.
Maar als er een verstoring is, dan wijst de raket in een andere richting.
Dit is instabiel. Zodra het van richting verandert...
dan gaat de raket alle kanten op.
Dat is een instabiele raket of een instabiel vliegtuig.
Wat we dus moeten doen is om dat wat te veranderen zodat...
het massamiddelpunt voor het middelpunt van druk ligt.
Bij de vliegtuigen deden wij dit door de paperclip naar het midden te verplaatsen.
Dit is het massamiddelpunt, dus het draaipunt...
en het middelpunt van druk is hetzelfde als net omdat de raketten dezelfde vorm hebben.
Laten wij kijken wat er gebeurt met deze raket gebeurt als hij in deze richting vliegt.

Dutch: 
Dit gaat veel beter. Als er nu een verstoring is, dan gaat de raket weer terug in de richting waarin hij ging.
Dat is waarom dit stabiel is.
Wij zouden onze raket stabiel kunnen maken door enorme paperclips op de voorkant te bevestigen...
maar dat zou geen goed idee zijn. We kunnen wel onnodig gewicht op de neus plaatsen...
maar dat zou erg verkwistend zijn.
Bij raketten is het erg duur om massa omhoog te brengen...
en dus is die massa erg kostbaar. We gaan dus geen onnodig gewicht omhoog brengen.
Daarom wordt er wat anders gedaan. In plaats van het massamiddelpunt naar voren te plaatsen...
plaatsen we het middelpunt van druk naar achteren.
Dat is waarom raketten vinnen hebben.
De vinnen maken de raket stabiel door extra oppervlakte te creëren...
aan de achterkant van de raket en daarvoor verschuift het middelpunt van druk...
tot achter het massamiddelpunt.
Raketten zoals deze zijn stabiel zolang ze door atmosfeer van de aarde vliegen.
Vinnen zijn een manier om een raket stabiel te maken, maar er is nog een manier.

Dutch: 
Dit zal jullie bekend voorkomen. Het is namelijk een vuurpijl.
Een vuurpijl heeft in plaats van vinnen een stok.
Maar het effect is hetzelfde.
De stok creëert extra oppervlakte aan de achterkant van de pijl...
en dat maakt de pijl stabiel.
Dus als de vuurpijl door de lucht vliegt en de baan verandert iets...
dan zal de relatieve wind op de stok inwerken waardoor de vuurpijl weer de goede kant opgaat.
Daardoor is de vuurpijl stabiel.
Dit soort vuurpijlen kunt u in de winkel kopen...
maar als u naar een professionele vuurwerkshow gaat...
dan zult waarschijnlijk nooit zien dat er vuurpijlen gebruikt worden.
De reden dat professionals geen vuurpijlen gebruiken...
heeft te maken met de stabiliteit.
Stelt u zich het volgende voor:
Ik geef een grote vuurwerkshow...
en ik lanceer mijn pijlen vanaf deze plek.
En stel dat er ook een wind waait.
De wind waait uit deze richting...
zodat hij dus in deze richting door deze zaal zou bewegen.

Dutch: 
Ik schiet mijn vuurwerk de lucht in en...
ze ontploffen in mooie kleuren
Maar dan komt het karton, het papier en alles waarvan de pijl gemaakt is...
weer terug naar beneden gevallen.
Dat wordt meegenomen door wind...
en zal hier ergens weer neer komen. We noemen dit gebied de falloutzone.
Het is belangrijk dat de toeschouwers niet in de falloutzone zitten...
dus zij zullen bovenwinds zitten. Dat is aan deze kant.
De falloutzone is dan benedenwinds en dan is alles goed.
Wat zou er gebeuren als wij een aantal vuurpijlen zouden gebruiken tijdens de show?
Laten we hier eens over nadenken. We lanceren de pijl verticaal...
maar de wind komt uit deze richting.
De wind werkt op het middelpunt van druk...
waardoor de pijl in de richting van de wind zal gaan.
Maar de pijl brandt nog steeds...
zodat hij in deze richting zal gaan...
en dat zal hij ook de hele tijd blijven doen.

Dutch: 
Vuurpijlen zijn dus heel vreemde dingen. Ze zullen in de richting van de wind gaan vliegen.
De lege pijlen zullen dus neer gaan komen op de plek waar de toeschouwers staan...
waardoor we nu twee falloutzones hebben.
Dat is de reden dat professionals niet van pijlen houden.
Bij professionele vuurwerkshows zul je dus geen pijlen zien, maar een van deze dingen.
Dit is een mortier. Het is een redelijk grote mortier, ongeveer 20 cm in doorsnee.
Het is een ronde koker met daarin explosieven en het daadwerkelijke vuurwerk.
Hieronder zit het buskruit. We noemen dat de stijglading.
Dit alles wordt in een mortierbuis gedaan...
die dienst doet als een kanon dat recht omhoog schiet.
De stijglading ontploft, waardoor de mortier om hoog gaat en in de lucht ontploft.
Het omhulsel waait keurig met de wind mee en komt benedenwinds in de falloutzone terecht.
Dit is dus wat er gebruikt wordt bij professionele vuurwerkshows.
Hier hebben we nog meer voorbeelden van raketten.
We hebben al modelraketten gezien. Hier is er nog een.

Dutch: 
Deze heeft een kleine buskruitmotor en is te koop in de winkel.
Als je geïnteresseerd bent in raketten en je wilt een grotere bouwen...
dan kan dat. Die raketten heten High Power raketten.
Dit is een voorbeeld van een High Power raket.
Deze kan tot ongeveer 4 kilometer hoogte komen.
Hij wordt aangedreven door deze motor.
Deze motor is duidelijk een stuk groter dan de buskruitmotor die we net zagen,
maar ook de brandstof is anders.
Deze motor bevat een andere oxidator, genaamd ammoniumperchloraat.
De brandstof is een soort rubberachtig materiaal, genaamd hydroxyl-beëindigd polybutadieen.
En er komt een test aan het eind van de lezing.
Deze brandstof, een zogeheten ammoniumperchloraatcomposiet,
geeft zo'n drie keer meer energie als buskruit,
dus deze raketten hebben een hoge prestatie.
De onderdelen die u hier ziet...
zijn voor een raket met een diameter van 15 centimeter.

Dutch: 
Als we dit in elkaar zetten wordt het een raket en die wordt aangedreven door deze motor.
Opnieuw een motor die loopt op een ammoniumperchloraatcomposiet wat zeer veel...
energie levert en dezelfde brandstof brandstof die gebruikt wordt bij de hulpmotoren van de space shuttle...
of elke andere professionele raket met een vastebrandstofmotor.
Deze motor is ongeveer de grootste waarmee u zou kunnen vliegen in het Verenigd Koninkrijk...
simpelweg omdat hoe groter de raket, hoe groter de motor en hoe meer ruimte u nodig heeft...
om de raket veilig te laten landen.
En we hebben niet veel ruimte meer op ons eiland.
Maar als u naar de Verenigde Staten gaat waar ze grote woestijnen hebben...
dan kunt u zelfs als amateur veel grotere raketten laten vliegen.
Ik had het net over de raket veilig laten landen, wat zeer belangrijk is...
en we doen dat altijd met behulp van een parachute.
De parachute achter mij hoort bij deze grote raket.
Als we de parachute willen laten openen, moeten we eerst weten wanneer we hem willen laten openen.

Dutch: 
Denkt u eens aan een raket die opstijgt.
Hij start op de grond...
en terwijl hij opstijgt verbrandt de motor brandstof en gaat de raket steeds sneller...
totdat er geen brandstof meer is en de motor stopt.
Maar omdat de raket veel snelheid heeft zal hij nog steeds verder omhoog gaan.
Vele malen hoger dan het punt waarop de motor stopte.
Maar onder invloed van de zwaartekracht gaat het wel steeds langzamer...
totdat de raket zijn hoogste punt bereikt.
Vanaf dat moment zal de raket, onder invloed van de zwaartekracht, weer gaan dalen.
Op het hoogste punt heeft de raket de laagste snelheid.
Op dat punt willen we de parachute openen.
Als we de parachute zouden openen als de raket nog snel gaat, dan zou hij kapot gaan.
Dus we moeten een manier vinden om de parachute precies op dat punt te openen.
Een manier om dat te doen is om gebruik te maken van het feit dat de luchtdruk van de atmosfeer...
daalt naarmate we hoger komen.
Dus we moeten een systeem op de raket hebben dat de luchtdruk kan meten.

Dutch: 
Het begint vanaf de start, dus het moment van opstijgen.
Terwijl de raket hoger komt zal het meten dat de luchtdruk lager wordt...
totdat de raket op het hoogste punt komt...
en als de raket gaat dalen, zal de luchtdruk weer toe gaan nemen.
Dus door het moment te meten waarop de luchtdruk weer hoger begint te worden...
weten we dat de raket op het hoogste punt is en kunnen we de parachute gebruiken.
Dit ga ik laten zien aan de hand van een demonstratie...
waarvoor ik weer de hulp van een vrijwilliger nodig heb.
Jij wilt graag, dus kom maar naar voren.
Graag een applaus voor onze vrijwilliger.
(applaus)
Als je hier zou willen komen staan.
Wat is jouw naam?
Amy.
Ok Amy, wat we hier hebben is een afgesloten stolp.
In de stolp zit een zogeheten altimeter.
Blijf maar even staan.
In de stolp zit dus een altimeter...

Dutch: 
en die meet de druk van de lucht waar hij zich in bevindt.
We gaan zo de druk in de stolp verminderen...
wat lijkt op een stijgende raket.
En op het moment dat we de druk weer gaan verhogen dan...
lijkt het alsof de raket zijn hoogste punt heeft bereikt...
en zal hij de parachute activeren.
De parachute wordt geactiveerd door een elektrisch signaal naar een explosief te sturen...
die de neuskegel wegblaast waardoor de parachute naar buiten kan.
Dat gaan we nabootsen door de altimeter met draden te bevestigen...
aan een klein pyrotechnisch apparaat op de top van de deze paal.
Dus als dat afgaat, dan staat dat gelijk aan de geactiveerde parachute.
Als wij even van plaats wisselen en jij hier wilt komen staan.
Deze injectiespuit geeft ons de mogelijkheid...
om de luchtdruk in de stolp te veranderen.
Als jij dit met je linkerhand beet wilt pakken.
Je andere hand.
En dan dit met je rechterhand beet houden.

Dutch: 
Wat je nu moet doen is de zuiger een paar centimeter deze kant op trekken.
Zo gaat het goed. En nu moet je hem weer terug duwen.
Dat was het.
Heel erg bedankt.
(applaus)
Dat is hoe een parachute geactiveerd wordt bij raketten.
Eerder hebben we gekeken naar brandstoffen en in het bijzonder naar buskruit...
waarmee we kleine modelraketten kunnen laten vliegen.
En we hebben gekeken naar ammoniumperchloraat brandstoffen...
die veel meer kracht leveren en gebruikt worden voor High Power raketten door amateurs...
maar ook op professionele raketten.
In beide gevallen gaat het om vaste brandstoffen.
De brandstoffen zijn dus vaste stoffen.
Zij hebben een groot voordeel en dat is dat ze erg simpel zijn.
Als we zo'n vastebrandstofmotor aanzetten, dan doet hij gewoon wat hij moet doen.
Dat is alles wat we moeten doen, de brandstof laten branden.

Dutch: 
Het heeft ook een nadeel.
Als je eenmaal een vastebrandstofmotor hebt aangezet, dan kan je hem niet meer uitzetten.
Daarnaast kan je ook de kracht niet sturen. Het produceert een vaste, bepaalde hoeveelheid kracht.
Vaak willen we echter de kracht aanpassen tijdens het vliegen.
Bijvoorbeeld als we landen op de maan...
dan willen we de kracht aanpassen om zachtjes te kunnen landen.
Ook als er bijvoorbeeld een probleem is tijdens de vlucht, dan willen we de motor snel uit kunnen zetten.
Dat kan dus niet bij een vastebrandstofmotor.
Daarom gebruiken veel grote raketten geen vaste maar vloeibare brandstoffen.
Ze gebruiken vloeibare brandstof en vloeibare oxidators.
Deze hebben het voordeel dat we ze kunnen controleren en snel uit kunnen zetten...
en ze leveren meer energie dan de beste vaste brandstoffen.
Laten we daarom eens kijken naar wat vloeibare raketbrandstoffen.
De meest gebruikte oxidator voor vloeibare brandstoffen is zuurstof...

Dutch: 
maar zuurstof is natuurlijk een gas. De lucht hier in de zaal bestaat voor een vijfde deel uit zuurstof...
maar het heeft een lage dichtheid. Er is niet veel zuurstof aanwezig een bepaalde hoeveelheid lucht.
We moeten dus een manier vinden om het samen te pakken zodat we het in onze raket kunnen gebruiken.
Dat kunnen we doen door de zuurstof af te koelen.
Als we het koelen...
tot ongeveer -183 graden Celsius, dan wordt het een vloeistof.
Dat kunnen we bereiken door een andere zeer koude vloeistof te gebruiken, te weten vloeibare stikstof.
Wat een nog lager kookpunt heeft.
En dat kunnen we gebruiken om zuurstof vloeibaar te maken.
Dat is wat hier gebeurt. In deze cilinder zit zuurstofgas...
dat via deze slangen door een bad van vloeibare stikstof loopt...
en dat koelt het zuurstof af en vervolgens vangen we dat op in deze fles.
Ik zal u wat vloeibare stikstof laten zien.
In deze box zit warm water.

Dutch: 
En in deze fles zit ongeveer een liter vloeibare stikstof.
Dus dit is extreem koud...
en als ik de koude stikstof in het warme water giet, dan zult u zien wat er gebeurt.
Dit heeft trouwens helemaal niets met raketwetenschap te maken...
ik wilde het gewoon graag laten zien.
In de fles zit dus vloeibare zuurstof. Het is een erg compacte vorm...
met een hoge dichtheid.
En het zou dus een betere oxidator moeten zijn dan de zuurstof in de lucht.
Dat kunnen we testen met een klein experiment.
Ik ga iets aansteken wat normaal gesproken niet erg goed brandt...

Dutch: 
en we gaan kijken of het nu beter zal branden.
We gaan hiervoor een geroosterde boterham gebruiken.
Ik leg de boterham in een bakje en Chris zal de vloeibare zuurstof aanreiken.
Ik giet nu de zuurstof over de boterham.
En omdat we nu op een festival zijn, gebruiken we lekker veel.
Daar ligt dus onze boterham.
Ondergedompeld in vloeibare zuurstof.
En nu...
zal ik het aansteken en zullen we zien hoe goed het brandt...
in deze erg geconcentreerde vorm van zuurstof.

Dutch: 
Het is goed om te bedenken dat elke keer als u een geroosterde boterham eet...
de hoeveelheid energie die in uw lichaam vrijkomt...
exact gelijk is aan de hoeveelheid energie die u daar ziet...
het komt alleen langzamer vrij.
Dat is dus vloeibare brandstof en dat wordt dus vaak gebruikt als oxidator voor vloeibare brandstoffen...
bijvoorbeeld voor kerosine. Vergelijkbaar met wat u al eerder heeft gezien bij onze raketmotor.
Maar we kunnen ook een ander materiaal gebruiken, namelijk vloeibare waterstof.
Dat is waterstofgas dat vloeibaar is geworden door het te koelen tot een heel lage temperatuur.
Dat zijn voorbeelden van vloeibare brandstoffen.
Maar er is een speciaal type vloeibare brandstof dat we in speciale situaties gebruiken.
Laten we terug gaan naar de jaren 60 toen er astronauten op de maan waren geland.
Ze hebben een wandeling gemaakt, foto's genomen en maanstenen verzameld...
en het is tijd om terug te gaan naar de aarde.

Dutch: 
Omdat er niet veel gewicht mee genomen kan worden in een ruimtevaartuig...
hebben ze maar een raketmotor om mee terug te keren naar de aarde.
Dus die motor moet zeker werken.
Het moet een extreem betrouwbare raketmotor zijn.
En de manier waarop we een extreem betrouwbare raketmotor kunnen maken...
is door de scheikunde van de brandstoffen te veranderen.
Als we onze brandstoffen zorgvuldig uitkiezen...
dan hebben we geen ontsteking nodig.
We noemen dat hypergool.
Het betekent dat wanneer wij de brandstof en de oxidator mengen, dat ze zullen ontbranden.
Zonder enige vorm van ontsteking.
Dat is goed als je een erg betrouwbare raketmotor wilt bouwen...
want het betekent dat je geen ontstekingssystemen nodig hebt.
Je hebt alleen een tank met brandstof en een tank met oxidator...
en leidingen om ze aan te motor te koppelen.
Voor de hypergole brandstof die werd gebruikt in het Apollo ruimtevaartuig waarmee naar de maan werd gevlogen...
werd een oxidator gebruikt die distikstoftetraoxide wordt genoemd.

Dutch: 
De brandstof was hydrazine.
Distikstoftetraoxide is een onplezierig materiaal.
We hebben een kleine hoeveelheid in die reageerbuis. Het is de bruine vloeistof onderin.
Hydrazine is echt een zeer gemene stof en we kunnen u het daarom ook niet laten zien.
Daarom gebruiken we iets anders, genaamd aniline...
maar het heeft dezelfde eigenschappen.
Aniline gemengd distikstoftetraoxide is hypergool.
Ik doe wat veiligheidsspullen op.
We dimmen de lichten iets voor dit.
We hebben distikstoftetraoxide in de reageerbuis...
en ik ga nu wat aniline injecteren met deze injectiespuit.

Dutch: 
(applaus)
U zag dat zodra de aniline en de distikstoftetraoxide gemengd werden...
het tot een heftige ontbranding kwam.
Ik denk dat iedereen die op de maan is geweest...
en weet dat de enige manier om terug te komen, is een aantal ton van hypergole brandstoffen
onder zijn voeten, een zeer dapper persoon is.
Dat zijn hypergole brandstoffen, een vorm van vloeibare brandstof.
We hebben dus vaste brandstoffen gezien die erg goed zijn omdat...
als je ze nodig hebt, kan je ze ontsteken en dan werkt het.
Je hoeft verder niets te doen. Ze zijn erg simpel.
We hebben gezien dat vloeibare brandstoffen goed zijn, omdat je de kracht van de motor kunt controleren,
gewoon door de hoeveelheid brandstof te reguleren die in de motor komt.
En je kan de motor snel uitschakelen als dat nodig is.

Dutch: 
De vraag is nu of we het beste van beide werelden kunnen krijgen.
Kunnen we een motor maken die aangedreven wordt door zowel vaste als vloeibare stoffen.
En dat is mogelijk, we noemen dat een hybride raketmotor.
Wij zullen er zo een demonstreren.
We gaan eerst nadenken welke brandstof en welke oxidator we gaan gebruiken.
In deze cilinder zit een kleurloos gas.
Dit gas heeft een interessant eigenschap die ik ga laten zien.
Ik steek dit houtje aan.
En dan blaas ik het uit, zodat het alleen nog gloeit.
En dan doe ik het in het gas.
Ziet u dat het houtje weer gaat branden? Ik zal het nog eens doen.
Een gloeiend houtje.
In het gas en het laat het weer branden.
Weet iemand de naam van dit gas?
Zeg het maar.
[Antwoord uit het publiek]
Zuurstof.
Dat is een heel goed antwoord.

Dutch: 
Ik zal u zeggen dat het eigenlijk een beetje een instinker is.
Op school leren we, en jij let duidelijk goed op,
dat als je een kleurloos gas hebt dat een gloeiend houtje kan laten branden, dat dat zuurstof is.
Maar dit is een instinker, want dit is een ander kleurloos gas dat een gloeiend houtje kan laten branden.
Het is geen zuurstof.
Het is distikstofoxide.
Maar misschien beter bekend als lachgas.
Als je de pech hebt om een ongeluk te hebben, je hebt bijvoorbeeld een been gebroken...
en je wordt door een ambulance naar het ziekenhuis gebracht...
en je geeft aan dat je pijn hebt...
dan geven ze je misschien wel wat lachgas, want het is een pijnstiller en verzacht de pijn.
We hebben ook gezien dat het een goede oxidator is, omdat het het houtje liet ontbranden.
En we gaan u nu nog een demonstratie laten zien van distikstofoxide als oxidator...
en dit is een van mijn favoriete demonstraties. Het heet de blaffende hond.
In deze glazen buis zit distikstofoxide, wat dus de oxidator is...

Dutch: 
en de brandstof is deze kleurloze vloeistof, genaamd koolstofdisulfide.
Ik doe wat koolstofdisulfide in de buis.
Gary zal de buis nu gaan schudden en dat zorgt ervoor...
dat de koolstofdisulfide zal verdampen.
Wij hebben nu dus een mengsel van...
koolstofdisulfidedamp met distikstofoxide.
En als het weer in de houder staat...
dan zal ik het aansteken.
En dan zullen we zien wat voor effect dit oplevert.
En hiervoor gaan we opnieuw de lichten dimmen.
Als de lampen uit zijn...
(applaus)
Dat is dus distikstofoxide en dat zal onze oxidator zijn...

Dutch: 
voor onze hybride raketmotor.
Distikstofoxide heeft nog een erg fijne eigenschap.
Als je het samendrukt, dan verandert het in een vloeistof.
En dat doet het bij kamertemperatuur.
Wij kunnen dus vloeibare distikstofoxide bij kamertemperatuur hebben.
Wij hebben dus niet de complexiteit nodig om stoffen te koelen tot zeer lage temperaturen...
zoals bij vloeibare zuurstof.
Distikstofoxide wordt dus de oxidator.
De brandstof wordt dit. Dit is acryl.
Ook wel bekend als perspex. Het is een heldere kunststof.
Er zit een gat in het midden en het zal van binnen naar buiten gaan branden.
Het prettige hiervan is, omdat het een heldere kunststof is...
dat we de verbranding in de verbrandingskamer goed kunnen volgen.
Hier hebben we nog een stukje van de acryl buis...
vastgezet in deze raketmotor.
Aan een kant zit een injector. Dat is een gat waardoor we de distikstofoxide kunnen injecteren.
Aan de andere kant zit een tuit van grafiet...

Dutch: 
waardoor de gassen die uit de kamer komen, zullen versnellen tot een hoge snelheid...
wat dan weer een kracht, niet al te sterk overigens, oplevert die die kant op beweegt.
We sluiten nu de distikstofoxide aan
Ik zet deze aan.
Ik laat nu distikstofoxide de motor in lopen.
En dan ga ik het aansteken. Dat doe ik met een houtje.
Dit is natuurlijk een demonstratiemotor.
Bij een echte motor die gebruikt wordt voor vliegen...
wordt er een ander systeem gebruikt voor een snelle ontbranding.
Maar dit is...
goed voor demonstraties.
Ik laat nu distikstofoxide in de verbrandingskomer lopen.
Het duurt een paar seconden voor het echt begint.
De binnenkant van de buis begint nu te branden.
Zodra de vlam door de hele buis verspreid is...

Dutch: 
dan kunt u zien dat ik de mate van verbranding kan controleren...
door de hoeveelheid distikstofoxide die de kamer in gaat, te controleren.
Gary, als jij de lichten zou willen dimmen?
Zodra de lichten gedimd zijn, dan gaan we hiermee naar volle kracht.
(applaus)
Dank u wel! Hiermee komen we bijna aan het einde van de lezing.
Ik wil u bedanken voor het komen en voor uw aandacht.
Ik ga nu nog een laatste experiment doen om de toepassing van raketwetenschap te laten zien.

Dutch: 
Dank u wel!
(applaus)
