Новый вид ракетного топлива – алюминий водное ракетное топливо позволит путешествовать в космическом пространстве (ChemistryTimes 11.10.2009)
Исследователи работают над созданием нового типа ракетного топлива, в основе которого замороженная смесь воды и нано порошка алюминия. Этот вид топлива является более экологически чистым по сравнению с сегодняшними видами ракетного топлива. Кроме того, новый вид ракетного топлива можно изготовить на планетах, которые имеют запасы воды, например Луна и Марс. «Алюминий-лед или ALICE (название нового вида топлива), может вывести ракету на околоземную орбиту или применяться для космических полетов на большие расстояния. Продуктом реакции является водород, который можно использовать в водородных топливных элементах космических кораблей.» - комментирует Steven Son, адъюнкт-профессор механической инженерии в Purdue University. Purdue University сотрудничает с NASA, ВВС и Управлением научных исследований штата Пенсильвания, которые помогли осуществить в этом году, запуск ракеты на новом топливе,
высотой в 9 футов (274,32 см). Ракета достигла высоты 1300 футов (39 624 см = 396,24 м). Steven Son говорит, что удачный эксперимент с запуском ракеты подтверждает состоятельность идеи нового вида топлива. Характеристики топлива могут быть улучшены, и теоретически, оно может изготавливаться на других планетах, что гораздо дешевле, чем доставлять ракетное топливо с Земли. Данные, полученные из космических кораблей, подтверждают наличие воды на некоторых космических объектах: Луна, Марс, некоторые астероиды. Идея нового топлива заключается в том, что скорость реакции зависит от размера частиц алюминия. Частицы алюминия размером 80нм, создают достаточно большую площадь контактной поверхности с водой, что увеличивает скорость реакции и позволяет использовать выделяющуюся энергию в качестве силовой тяги ракеты, а также позволяет осуществлять более точный контроль мощности двигателя. Новый вид ракетного топлива, можно отнести к группе «Экологически чистого топлива», т.к. в процессе реакции выделяется водород и оксид алюминия:
2Al + 3H2O = Al2O3 + 3H2
Современный космический корабль, за один полет потребляет около 773 тонн твердого окислителя перхлората аммония, при этом, выделяется в качестве выхлопных газов около 230 тонн соляной кислоты. ALICE-топливо, со временем может вытеснить современные виды топлива, т.к. есть перспективы увеличить его производительность, кроме того ALICE-топливо гораздо безопаснее обычных видов топлива – в замороженном состоянии его практически невозможно зажечь. Данная разработка, оказывает также, свой педагогический эффект в подготовке специалистов инженеров, в работе над проектом задействованы более десятка студентов и аспирантов. «Очень полезно и необходимо для студентов, при изучении теоретических вопросов, участвовать в их практической реализации. В этой работе, студенты приобретают целый спектр практических навыков и опыта.»
Результаты исследований были подробно описаны в технических документах, представленных этим летом в ходе конференции Американского института аэронавтики и астронавтики. Доклады будут опубликованы в следующем году в материалах конференции. На Penn State работу ведут профессор машиностроения Richard Yetter и ассистент профессора Grant Risha. Часть исследований проводилась в Maurice J. Zucrow Laboratories, где была создана камера испытаний и контроля для проверки ракет.
f6g5h4j65ghj4fgh6j54f.jpg
Испытательная ракета находилась на территории Purdue University, который имеет свой «космодром» - специализированную площадку для запуска учебных ракет.
Работы других исследователей в направлении создания ALICE-топлива небыли столь успешными. Предыдущие исследователи использовали порошок алюминия с микрометрическим размером частиц. В то время как, ALICE-топливо имеет частицы только нано-размеров. Заморозка топлива необходима по двум причинам: во первых, топливо должно быть твердым, чтобы сохранить стабильность под воздействием перегрузки в момент запуска ракеты; во вторых – необходимо исключить возможность самовозгорания и медленной реакции топлива до запуска. Сначала, пастообразное топливо помещают в цилиндр, по центральной оси которого проходит металлический стержень. После заморозки, центральный металлический стержень удаляют, в результате образуется отверстие, необходимое для выхода горячих газов. Зажигание малого ракетного двигателя происходит над ALICE-топливом, горячие газы выходят по центральному отверстию, в результате чего горение ALICE-топлива происходит равномерно. Данная схема работы, по существу копирует работу космических шатлов с твердотопливными ускорителями, в которых происходит поджег малого двигателя с помощью электрического разряда, а затем, малый двигатель запускает работу большего.
Дальнейшие исследования будут сосредоточены на совершенствовании топлива, а также возможностью создания гелеобразного топлива на основе наночастиц. Такой гель будет вести себя подобно жидкому топливу, и позволит контролировать скорость подачи топлива в камеру сгорания. Гелеобразное топливо, также может быть смешано с материалами, содержащими большее количество кислорода.
Note: This story has been adapted from a news release issued by the Purdue University
