Tsiolkovskin laki

Tsiolkovskin laki on venäläisen opettajan Konstantin Tsiolkovskin 1900-luvun alussa kehittämä rakettien liikeyhtälö.

Sen mukaan raketin saavuttama nopeus riippuu raketin tyhjämassan ja täyden massan välisestä suhteesta ja raketin palokaasujen nopeudesta. Tällöin on edullista, että raketin polttoaine virtaa mahdollisimman nopeasti suuttimesta ulos, ja että raketin polttoainesäiliöt ovat kevyitä, mutta sisältävät paljon polttoainetta.

Tsiolkovskin laki kirjoitetaan tavallisesti muotoon

${\displaystyle \Delta v\ =v_{e}\ln {\frac {m_{0}}{m_{1}}},}$^[1]

jossa

${\displaystyle \Delta v}$ = raketin loppunopeus tai nopeuslisä,

${\displaystyle v_{e}}$ = palokaasujen nopeus,

${\displaystyle {m_{0}}}$ = raketin alkumassa polttoaine mukaan luettuna,

${\displaystyle {m_{1}}}$ = raketin massa ilman polttoainetta.

Suhde ${\displaystyle m_{0}/m_{1}}$ on raketin massasuhde.^[1] Yhtälöä voidaan soveltaa yksivaiheiseen ohjukseen tai monivaiheiseen kantorakettiin. Se osaltaan selittää, miksi loppuunpalaneet rakettivaiheet irrotetaan kantoraketista.

Ominaisimpulssi riippuu muun muassa rakettimoottorin suuttimesta, ajoaineen palamislämpötilasta ja -paineesta, palamiskaasujen moolimassasta ja ominaislämpöjen suhteesta. Korkea ominaisimpulssi on perusteena esimerkiksi nestevedyn ja -hapen käytölle kantorakettien ajoaineena.

1. ↑ ^{a b} Hannu Karttunen: ”Avaruustutkimus”, Vanhin tiede – Tähtitiedettä kivikaudesta kuulentoihin, s. 304. Tähtitieteellinen yhdistys Ursa, 2014. ISBN 978-952-5329-26-1