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

Герман Костринский
Известия
С летом пролетели: аэропортам могут компенсировать потери за июль
Юрий Гаврилов
Российская газета
Кабина в золоте
Диана Михайлова
Независимое военное обозрение
"Антонов": властный передел состоялся
Любовь Лежнева
Известия
Урвать Пхукет: Таиланд готовится принять туристов из России
Наталья Скорлыгина, Ольга Никитина
КоммерсантЪ
Грузооборотная сторона пандемии
Юлия Степанова
КоммерсантЪ
Грузы уходят в небо. Доставку дронами протестируют на Томской области
Роман Адамов
ТАСС
Он вывел "МиГ" на мировой уровень. Какое наследие оставил авиаконструктор Артем Микоян
Любовь Борисенко
Российская газета
Защитники неба



Тимур Латыпов
БИЗНЕС Online
Одобрено Сердюковым: "Туполев" и КАЗ подчинят фирме "Ильюшина"
Александр Карпов, Алёна Медведева, Максим Лобанов
RT
Небесный контроль: почему в США высказывают озабоченность состоянием своих Военно-воздушных сил
Дмитрий Литовкин
Независимая газета
"Каспийского монстра" списали в музей
Мария Киселева, Ольга Шамина
Русская служба BBC
Около 100 пилотов "Победы" оказались в неоплачиваемых отпусках до 2021 года
Сергей Лебедев
Военно-промышленный курьер
В воздушных боях победят "мозги"
Эльнар Байназаров, Евгения Перцева, Ярослава Костенко
Известия
Турецкий приток: билеты в Стамбул и на курорты подорожали на 30%
Антон Лавров, Роман Крецул
Известия
Грузовик высокого полета: Россия готовит замену Ан-124 и Ан-22
Герман Костринский
Известия
Летная погода: как россиянам приоткрывают границы
Андрей Сидорчик
Аргументы и факты
Побег из Кандагара. Как российские летчики спасали себя в Афганистане
Валерий Чусов
Forbes
Гиганты больше не нужны: авиакомпании отказываются от Boeing 747 и Airbus A380
Сергей Птичкин
Российская газета
Поднимет легко
Ольга Никитина
КоммерсантЪ
На свой страх и рейс
Антон Лавров, Роман Крецул
Известия
Сбить невидимку: автоматика поможет зенитчикам справиться с дронами
Антон Лавров, Роман Крецул
Известия
Дрон указующий: беспилотники впервые навели удары морской авиации
Алексей Иванов
Российская газета
Дело чести: самолет-разведчик США был сбит над СССР 67 лет назад
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
Взорвали, а теперь штрафуют
Денис Лебедев
Фонтанка
Седьмая степень свободы от чистой прибыли. Оператор аэропорта Пулково отправил на Кипр больше половины годовой выручки
Эльнар Байназаров
Известия
Доля Анатолии: билеты в Турцию подорожали на 30-42%
Игорь Гашков
ТАСС
Французский граф на Восточном фронте: как де ла Пуап получил от Сталина звание Героя СССР
Ольга Никитина, Александра Мерцалова
КоммерсантЪ
Летят перелетные рейсы
Михаил Котов
Известия
Вспомнили все: три космические миссии из разных стран возьмут курс к Марсу
Николай Протопопов
РИА Новости
"Запад повторить не сможет": каким будет новый российский перехватчик
Андрей Коц
РИА Новости
"Против России и Китая": чем американцы усиливают свою авиацию
Герман Костринский, Ярослава Костенко
Известия
Турецкий транзит: чартерные рейсы на популярные курорты разрешат с 10 августа
Евгений Гайва
Российская газета
Море зовет
Владимир Кузьмин
Российская газета
Идем на взлет
Анатолий Глянцев
Forbes
Вторые на Марсе: что означает отправка Китаем миссии на Красную планету
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
Приговор донесут до ICAO
Антон Лавров, Роман Крецул
Известия
Защита для "Аллигаторов": обновленные Ка-52М будут готовы к декабрю
Алексей Заквасин, Елизавета Комарова
RT
"Подобной техники на Западе нет": какими возможностями обладает обновлённый российский вертолёт Ми-26Т2В
Роман Крецул, Богдан Степовой, Алексей Рамм
Известия
В морской бой: российские вертолетоносцы станут плавучими штабами
Антон Лавров, Роман Крецул
Известия
И длится МиГ: начаты работы по увеличению срока службы перехватчика
Светлана Цыганкова
Российская газета
Выдающийся авиаконструктор Павел Сухой родился 125 лет назад
Роман Азанов
ТАСС
Он спроектировал будущее российской авиации. О главных детищах конструктора Павла Сухого
Сергей Осипов
Аргументы и факты
"Сушки" от Павла Осиповича. Как конструктор Сухой штурмовик делал
Татьяна Косолапова
Взгляд
Авиаэксперт назвал плюсы и минусы создания увеличенной версии SSJ-100
Герман Костринский
Известия
Временно первые: международные полеты разрешат только из шести городов

Федерация лизинга
Банки одобрили лизингодателям реструктуризацию кредитов на 238 млрд рублей

Федерация лизинга
Судьи ЕАЭС поспорили о реформе лизинга в России
Александра Мерцалова
КоммерсантЪ
Граждане собрались в турцпоездки
Николай Грищенко
Российская газета
На встречных курсах: как И-16 протаранил японский Ki-27 на Халхин-Голе
Любовь Лежнева
Известия
Африканское кольцо: как россияне возвращались домой с Черного континента

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer