Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


NASA испытает "зеленое" топливо для космических аппаратов. Дело не в заботе о природе


24 июня 2019 года Марат Кузаев, ТАСС


В ночь на 25 июня ракета Falcon Heavy доставит на орбиту экспериментальный аппарат GPIM, заправленный "зеленым" топливом. Но чем плохо обычное горючее для космических аппаратов?

При виде стартующей ракеты в голове крутятся разные мысли. От земли эта штуковина отрывается как-то натужно — того и гляди покосится и упадет. Раскрасить ее можно и поинтереснее, но спасибо, что на фюзеляже нет рекламы. А мы, люди, все-таки молодцы: приладили бочки к громадным трубам и запускаем внутри них всякую всячину в космос — это ведь надо было изловчиться. Что не приходит на ум, когда площадка космодрома скрывается в клубах дыма, так это горючее: вредное оно или нет, велик ли от него урон, кому из-за этого хуже всего. Но раз ученые, NASA и ракетостроители говорят о "зеленом" топливе, значит, обычное все же чем-то плохо.
 
Сам этот эпитет, "зеленое", напоминает о биодизеле из кукурузы и электричестве от ветряков и солнечных панелей, которые удовлетворяют наши потребности в энергии, но не разрушают природу так сильно, как уголь, нефть и газ. Тогда и в космической ракете сначала видится что-то вроде движка автомобиля, только громадного, а потому намного более опасного для окружающей среды. Например, в американской ракете Atlas V почти 600 т топлива (в зависимости от конфигурации его может быть больше или меньше), сгорающего буквально на глазах. Этого хватило бы, чтобы на машине обогнуть Землю по экватору где-то 200 раз.
 
Вот только на свете ездит около 1 млрд автомобилей, а космические запуски бывают не чаще, чем выходные дни: порядка одной сотни в год. Но главное — ракеты в принципе почти не выбрасывают парниковые газы (именно растущие концентрации этих газов в атмосфере и вызванное этим изменение климата служат главным стимулом для развития "чистой" энергетики). Как космические запуски влияют на окружающую среду, вообще толком не понятно, а "зеленое" топливо ищут прежде всего затем, чтобы удешевить и упростить подготовку к полету.
 
Какое бывает топливо
 
Первый космический аппарат, советский "Спутник-1", был запущен в октябре 1957-го. За прошедшие 62 года появились новые материалы с удивительными свойствами, производительность вычислительной техники выросла даже не в разы, а на порядки, спутники, зонды, орбитальные обсерватории позволили составить точнейшие карты планеты, разглядеть тела в Солнечной системе и саму Вселенную — и только ракеты, которые поднимают их с поверхности, почти не изменились.
 
Ракетный двигатель — это по сути цилиндр с топливом. В нем ничего не вращается, как в автомобиле. Вместо этого газы, образующиеся из-за горения, просто вырываются струей наружу, а ракета из-за возникшей тяги летит в противоположном направлении. Но как "просто" — поток газов должен быть достаточно мощным, чтобы корабль преодолел притяжение планеты. К примеру, Atlas V, где основным двигателем служит российский РД-180, по тяге почти в 60 раз превосходит самолет Boeing 737-300. Добились этого благодаря конструкции — и топливу.
 
Ракетное топливо бывает твердое и жидкое. Твердое замешивают и выпекают в специальной форме, как пирог, а по консистенции оно напоминает ластик. Его можно хранить годами, если не десятилетиями, поэтому заправлять ракету перед стартом не нужно, и подготовка к старту сравнительно легкая. Но есть и недостатки. Во-первых, жидкое топливо той же массы обычно дает бо́льшую тягу. Во-вторых, стоит зажечь твердое топливо — оно сгорит до конца, как петарда.
 
С жидким горючим процесс регулируется. Оно представляет собой смесь собственно топлива и окислителя, которые накачиваются из отдельных баков и вступают в химическую реакцию с выделением тепла. Перекрой "кран" — пламя погаснет. Часто космические ракеты оснащены двигателями обоих типов: сначала включаются твердотопливные, которые быстро создают нужную тягу, потом в полете их сбрасывают, и в дело вступают более эффективные двигатели с жидким топливом. Также бывают гибридные установки, где в "пирог" вспрыскивают окислитель из изолированной емкости. Они позволяют контролировать химическую реакцию, но сохраняют и некоторые преимущества твердого горючего.
 
Вредит ли топливо
 
Одни ракеты заправляют тем, что называется топливом в обиходе: например, очищенным керосином или метаном, а окислителем служит сжиженный кислород. В этих ракетах происходят такие же реакции, как в двигателях внутреннего сгорания автомобилей: выделяется углекислый газ и водяной пар. И то и другое, усиливая парниковый эффект, поднимает среднюю температуру на планете, но десятки запусков в год погоды не делают.
 
В твердотопливных двигателях зачастую применяется перхлорат аммония и алюминиевая пудра. Из-за этого во время полета в воздух попадает едкая соляная кислота: один запуск европейской ракеты Ariane 5 дает до 270 т этого вещества. В масштабах всей атмосферы это опять-таки незначительное количество, но, как замечено в отчете Еврокомиссии, так можно сказать про все источники загрязнения, поэтому довод слабоват. С другой стороны, замеры, проведенные NASA в 1995 году после запуска ракеты Delta II, показали, что даже на краях стартовой площадки концентрация кислоты не повысилась; не пострадали и окрестные почвы.
 
Еще одно опасение обусловлено тем, что ракеты пролетают сквозь всю толщу атмосферы, поэтому в верхних слоях могут скапливаться частицы сажи и окислившегося алюминия. По прикидкам старшего проектного инженера некоммерческой организации Aerospace Corporation Мартина Росса, выбросы достигают 11 тыс. т в год. Эти частицы окутывают планету и удерживаются три-пять лет, но к чему это приводит, неясно.
 
По идее, черная сажа поглощает солнечное тепло и тем самым остужает планету, но из-за возросшей температуры над облаками может разрушиться озоновый слой, защищающий нас от радиации. Оксид алюминия, наоборот, белый, поэтому отражает солнечный свет обратно в космос и, предположительно, тоже понижает температуру атмосферы. А возможно, все наоборот, и из-за оксида алюминия становится жарче, потому что он не дает рассеяться теплу с Земли. К тому же, по словам Росса, на поверхности алюминиевых частиц тоже могут протекать химические реакции с расщеплением озона.
 
Впрочем, расчеты Всемирной метеорологической организации показывают, что ракетные запуски практически не сказываются на озоновом слое. Но как космические запуски будут влиять на атмосферу в будущем, ученые прогнозировать не берутся: слишком много переменных остаются неизвестными, а выводы в основном делаются по результатам лабораторных экспериментов и компьютерного моделирования.  Как говорят в таких случаях, требуются дополнительные исследования.
 
Зачем полетит GPIM
 
Хотя любое ракетное топливо потенциально вредно, но на опытном аппарате GPIM (англ. Green Propellant Infusion Mission) испытают замену одному конкретному виду горючего — широко распространенному гидразину и его производным. Гидразин — сравнительно простое соединение, состоящее из двух атомов азота и четырех атомов водорода. С виду он похож на обыкновенную воду, у них почти одинаковые температуры плавления и кипения, плотность, поверхностное натяжение, но гидразин дымится на воздухе. И если из "водицы" идут сизые пары, это верный знак, что человеку нужно поскорее убираться!
 
Гидразин очень опасен. При попадании на кожу и слизистые он вызывает сильное раздражение. Химические ожоги бывают такими сильными, что человек умирает. Впитавшись, это вещество способно повредить внутренние органы и нервную систему, после контакта человек иногда впадает в кому. Также есть подозрения, что гидразин вызывает рак. Вдобавок он легко воспламеняется и взрывается, причем коварно — без видимого пламени. Если этого мало, то в 2021 году Евросоюз может запретить использование этого соединения. Вероятно, для аэрокосмической индустрии сделают исключение, но и в этом случае цена на топливо подскачет, а поднимать грузы на орбиту и без того дорого.
 
Новое "зеленое" топливо — смесь с поэтичным названием AF-M315E на основе нитрата гидроксиламмония. Вредит ли она атмосфере, узнать не удастся: зонд GPIM испытают уже в космосе, а поднимет его туда ракета Falcon Heavy с привычными двигателями. На бумаге, у AF-M315E несколько преимуществ перед гидразином: смесь занимает меньше места, создает более сильную тягу, остается пригодной при более низкой температуре. Но, возможно, главное ее достоинство — смесь не такая ядовитая, как гидразин, поэтому подготовка космических аппаратов к старту должна сделаться проще, безопаснее и дешевле. Особенно от этого выиграют маленькие компании: они смогут запускать спутники и зонды, которые раньше были нерентабельными.
 
Кроме AF-M315E ученые и инженеры испытывают более сотни химических соединений для космических аппаратов будущего. Сгорая, эти вещества тоже загрязняют атмосферу, пусть не так сильно, как печь с углем в котельной или металлургический комбинат где-нибудь в стране третьего мира. "Зеленое" — сбивающий с толку эпитет, но это не значит, что аэрокосмическая отрасль пускает пыль в глаза. В ближайшие десятилетия альтернативы ракетам не появятся, и небо так и будут расчерчивать газовые шлейфы. Но если миссия GPIM и другие планируемые испытания пройдут успешно, то все же случится кое-что важное — космос станет ближе.



комментарии (0):







Материалы рубрики

Владимир Тучков
Свободная пресса
Зачем Индия атаковала российский Су-57?
Александр Волобуев
Известия
Окно из Парижа: паспортный контроль для бизнес-класса могут ускорить
Роман Крецул, Алексей Рамм, Алексей Козаченко, Эльнар Байназаров, Екатерина Постникова
Известия
Мост на Босфор: поставка Турции основных элементов С-400 займет неделю
Илья Максимов
Российская газета
Грозный противник: ветераны ВВС США рассказали о встрече с МиГ-29
Марина Гусенко
Российская газета
Закурим перед стартом
Сергей Птичкин
Российская газета
Су-30 полетят в Ташкент
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Слышу цель: РЛС научат узнавать самолеты и корабли
Роман Крецул, Алексей Козаченко, Богдан Степовой
Известия
Блочный док: С-500 оснастят ремонтной машиной



Роман Маркелов
Российская газета
Керосин разогревается. Спрос на авиационное топливо в России и в мире будет только расти
Сабина Адлейба
Интерфакс
Полет временно недоступен
Игорь Кармазин
Известия
Прерванный полет: как Грузия ищет замену россиянам
Александр Плеханов
Популярная механика
Самолет-беглец: самая нелепая катастрофа советского истребителя
Илья Вайсберг
Журнал "АвиаСоюз"
Памятник авиационному технику
Роман Азанов
ТАСС
Техника, способная удивлять. Летчик-испытатель о боевом потенциале вертолетов России
Сабина Адлейба
Интерфакс
Без НДС
Евгений Гайва
Российская газета
Пролет нормальный
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
Тюменскую катастрофу рассудят во Франции
Герман Костринский, Наталья Скорлыгина, Александра Мерцалова
КоммерсантЪ
Размен крыла. Спор авиарегуляторов России и Чехии обернулся отменой рейсов
Александр Волобуев, Ирина Цырулева, Дмитрий Лару, Евгения Перцева
Известия
Летательный исход: лишатся ли россияне прямых рейсов в Чехию
Анастасия Николаева
Интерфакс
Неделя на переговоры
Роман Барский
Наука и техника
На чем экономил Boeing? Фатальные последствия дешевого программного обеспечения
Ольга Кантемирова, Яна Войцеховская, Константин Куркин
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
Сиверский открыл счет инвесторам
Яна Войцеховская
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
Пулково перенасытился в мае
Роман Крецул, Алексей Рамм
Известия
Взвод на винтах: российские войска переходят на боевые мини-коптеры
Александр Ермаков
Известия
Громыхнуло в небесах: зачем России нужна "летающая канонерка"
Анастасия Николаева
Интерфакс
Система с технологиями
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
В деле о хищениях злоупотребили с обвинением
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Бизнес-авиации согласовали взлет
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Бей до дна: Арктику прикроют новейшие бомбардировщики
Елена Сидоренко, Александр Волобуев
Известия
Честь командира: капитан Ан-24 спас пассажиров ценой собственной жизни
Александр Буланов
Известия
Посекундно свысока: о проблемах на борту сообщат по интернету
Дмитрий Ладыгин, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Манипулирование от убытков
Наталья Пономарева
Интерфакс
Разбился на полпути
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Минтранс просчитает грузинское небо
Наталья Пономарева
Интерфакс
Минимальное наказание
Александр Волобуев
Известия
Пересадка по требованию: кто заработает на запрете полетов в Грузию
Анна Старицкая
360
Самолеты в простое. Как катастрофы 737 MAX ударили по Boeing
Эльнар Байназаров, Дмитрий Лару, Ирэна Шекоян
Известия
Год горы не видать: полеты в Грузию не возобновят до конца 2019-го
Анастасия Николаева
Интерфакс
Вынужденные меры
Александра Мерцалова, Анатолий Костырев, Герман Костринский, Георгий Двали
КоммерсантЪ
Завтрак без туриста. В этом сезоне Грузия недополучит 150 тыс. российских путешественников
Марат Кузаев
ТАСС
NASA испытает "зеленое" топливо для космических аппаратов. Дело не в заботе о природе
Алексей Леонков
Российская газета
Самолет непростой судьбы: первый полет Ту-22 состоялся 61 год назад
Илья Крамник
Известия
Выполнить форму: чем примечательна выставка "Ле-Бурже-2019"
Дмитрий Козлов, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Дело пахнет президентом
Екатерина Постникова, Татьяна Байкова, Ирэна Шекоян, Роман Крецул
Известия
Голландский план: Амстердам нашел новых подозреваемых по делу MH-17
Андрей Калий
Красная звезда
Первый Герой советской морской авиации
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Заход на просадку
Кирилл Кривошеев
КоммерсантЪ
Расследование гибели MH17 никак не долетит до конца
Виталий Чугин
ТАСС
Расследование крушения Boeing на Украине. Надежда остается лишь на суд
Александр Тихонов
Красная звезда
Су-57 будет превосходить всех

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer