http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=3badb6f4-4b91-4c76-8d33-14e12d87185a&print=1© 2024 Российская академия наук
Ученые NASA испытали новое топливо для космических аппаратов
С недавнего времени поиск альтернативных видов топлива является головной болью не только энергетики и автомобильной промышленности, но и таких наукоемких производств, как ракетостроение. Департамент научных исследований NASA объявил об успешном испытании экологичного ракетного топлива, сгорание которого не оставляет после себя токсических веществ. Еще одно преимущество нового топлива, названного ALICE, — его сравнительно низкая стоимость, ведь состоит оно из смеси алюминиевого порошка и льда. При этом по своему КПД топливо не уступает традиционному.
Руководитель проекта по созданию альтернативного ракетного топлива доктор Стивен Сан на протяжении нескольких лет изучал горючие свойства алюминия и на основе своего исследования пришел к выводу, что смесь порошка из этого металла и льда не только обеспечит более экологичный запуск ракеты, но и значительно снизит себестоимость горючего.
«Новое топливо базируется на основных принципах сгорания наночастиц алюминия в присутствии воды, — говорит г-н Сан. — Уже на первых этапах алюминиевое топливо показало высокий энергетический потенциал, приближенный к эффективности керосина. В дальнейшем же мы планируем улучшить изобретение, добавив в рецептуру некоторые окислители. По нашим расчетам, эта модификация сделает топливо самым энергоемким и, главное, доступным ракетным горючим, произвести которое можно будет не только на специальных предприятиях, но и непосредственно в месте дислокации корабля — на Луне или Марсе. Это значительно облегчит работу шаттлов и орбитальных спутников, на которые топливо транспортируется с Земли. И замена хотя бы части жидкого или твердого ракетного топлива алюминиевой суспензией позволит значительно сэкономить средства на космические исследования».
Многообещающее алюминиевое топливо продемонстрировало свои возможности не только в теории, но и на практике. На днях участники проекта, используя альтернативное топливо, успешно запустили небольшую испытательную ракету, которая поднялась в небо Индианы на высоту 400 м. После взлета ракеты исследователи замерили уровень токсичных выхлопов и концентрацию продуктов сгорания и обнаружили, что эмиссионный след от алюминиевого топлива оказался на 78% меньше, чем от обычного жидкого горючего.
Кроме того, эксперты NASA утверждают, что в эксплуатации алюминиевое топливо гораздо удобнее. Первоначальная консистенция, схожая с зубной пастой, исключает утечку при хранении, как в случае с жидким топливом, и проблему с транспортировкой, как в случае с твердым топливом, занимающим слишком много места. Алюминиевую пасту можно хранить в специальных полиуретановых баллонах, которые при необходимости смогут менять свою форму, занимая мало места на корабле. Особых условий хранения для топлива не требуется. Единственное — за сутки до использования его необходимо охладить до - 30 градусов, дабы сгорание топлива прошло плавно, с максимальным расщеплением энергии. Энергоэффективность и практическое отсутствие токсичного следа нового горючего настолько вдохновили NASA, что научной группе под руководством Стивена Сана был выделен грант на дальнейшую разработку алюминиевого топлива.
«Наше сотрудничество с ведущими университетами США — Университетом Пенсильвании и Университетом Пердью в Индиане — позволило создать новое, безвредное для окружающей среды топливо, которое может использоваться не только для полетов в космос, но и в гражданской и военной авиации, особенно когда речь идет о длительных, беспосадочных рейсах, — заявил главный инженер NASA Майк Ришкьюич. — Успешность проекта стала отличным стимулом для других исследовательских групп, которые заинтересованы в разработке экологичных видов горючего. Подобные открытия поощряют ученых выходить за грани привычных стереотипов и создавать действительно инновационные технологии».
Примечательно, что алюминиевое топливо — это не первая попытка NASA найти альтернативу ракетному горючему. Так, ученые из Эймсовского исследовательского центра космического агентства и Стэнфордского университета пять лет назад уже объявляли об успешном испытании нового типа экологически чистого твердого ракетного топлива. Альтернатива была создана на базе твердого парафина, в результате сгорания которого образуется безопасная «газировка» — вода и углекислый газ. Кроме того, новое топливо также отличалось стабильностью при хранении и не требовало специальных мер защиты. Специалисты Стэнфордского университета еще в 2001 году провели стендовые испытания топлива на небольшой модели ракетного двигателя. Важным преимуществом парафинового топлива оказалось то, что интенсивность его сгорания была втрое выше, чем у других альтернативных типов твердого горючего. Однако из-за того что парафин получают главным образом из нефти, эксперты NASA сочли, что проблема нефтяной зависимости в итоге решена не будет. Проект не нашел практического воплощения, и исследователи вновь устремились на поиски дешевого и экологичного топлива, рецепт которого был найден только в этом году. Посмотрим, окажется ли смесь льда и алюминия тем идеальным ракетным топливом. На данном этапе ему прочат большое будущее с точки зрения использования в долгосрочных космических миссиях.