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

Ирина Лобанова
КоммерсантЪ - Воронеж
Жилье в Придачу
Анастасия Николаева
Интерфакс
При своих интересах
Елена Сухорукова, Сергей Соболев
РБК
"Интурист" меняет англичан на турок
Ильмира Гайсина
Forbes
Бизнес с котом Виктором: кто заработает на противостоянии "Аэрофлота" и толстого животного
Кирилл Антонов
КоммерсантЪ - Казань
В крушении Boeing 737 обвинили пилотов
Александр Волобуев, Евгения Перцева, Мария Перевощикова
Известия
Всегда котов: авиакомпаниям предложили единые нормы перевозки животных

ТАСС
Правила провоза животных в авиакомпаниях мира
Анастасия Николаева
Интерфакс
Виноваты пилоты




РИА Новости
Российские авиакомпании напомнили правила перевозки животных
Елизавета Королева
Газета.ru
Летал без документов: кто виноват в крушении Boeing в Казани
Александр Волобуев
Известия
По всей строгости стандарта: как авиастроение защитят от контрафакта
Дмитрий Литовкин
ТАСС
"Русские витязи" пересаживаются на Су-35С: как это связано с новой тактикой ВКС

Газета.ru
"Что-то придумаем": "Русским витязям" выдали новые "сушки"
Андрей Балашов
Профиль
Улетные условия
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
"Сухой" над водой: Дальний Восток защитят самолеты с ракетами-убийцами
Ольга Никитина
КоммерсантЪ
Сбербанк вправляет Utair крылья
Инна Сидоркова, Надежда Федорова, Кристина Астафурова
РБК
Система допусков и посадок дала сбой на Восточном
Наталья Пономарева
Интерфакс
Космические хищения
Дмитрий Литовкин
ТАСС
Кому отойдет "Мотор Сич": Вашингтон разложил "российско-китайский пасьянс"
Антон Валагин
Российская газета
В небе "Медведи": как Ту-95 сбивали истребители НАТО
Лидия Мисник
Газета.ru
США закрывают "Открытое небо": Россия не станет выходить из договора
Ксения Чемоданова
Газета.ru
Битва за двигатели: что делят США и Китай на Украине
Екатерина Постникова
Известия
Тихий ДОН: РФ не откажется от Договора по открытому небу в случае выхода США
Евгения Приемская
Известия
«Кукурузник» прикрыли фанерой: в Бурятии по адресу компании, ответственной за новый самолет, нашли другой завод
Виталий Барсуков
Независимая газета
Аэропортам нужна земля
Олег Рубникович
КоммерсантЪ
Топ-менеджера ОДК арестовали с прицелом на экстрадицию в Россию
Матвей Шиманов, Павел Тарасенко
КоммерсантЪ
«Мотор Сiч» отлетает от Китая
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Высший беспилотаж: военные впервые отработали действия ударных групп дронов
Александр Волобуев
Известия
Пошли на снижение: перелеты в Казахстан из РФ подешевеют
Евгения Носкова
Российская газета
Лизинг ждет самолета
Петр Захаров
Военно-промышленный курьер
Как "Мотор Сич" стал ареной большого геоэкономического передела
Алексей Рамм, Роман Крецул
Известия
Для дрона нет плохой погоды: Калининград закроют беспилотным зонтом
Владимир Расулов
КоммерсантЪ
Камеры высокого полета
Ангелина Мильченко
Газета.ru
Купят у России: Малайзия готова отказаться от самолетов ЕС
Рафаэль Фахрутдинов
Газета.ru
"Нас ждет упадок": в Киеве требуют возобновить полеты в Россию
Антон Ширяев
Lenta.ru
Деньги из воздуха
Юрий Дарымов
Журнал "АвиаСоюз"
Я бы в летчики пошел, пусть меня научат
Алия Григ
Forbes
Нечего надеть: как отсутствие подходящих скафандров на полгода отсрочило "женский" выход в космос
Юрий Дмитриев
Красная звезда
В небо стартуют с земли
Шамиль Хайруллин
Красная звезда
В небе – смешанные экипажи
Павел Заволокин
Красная звезда
Суровая НИТКА палубной подготовки авиаторов
Роман Азанов
ТАСС
Укрощение "Кобры" и первая посадка на палубу корабля. Как летчик Пугачев испытывал Су-27
Максим Рубченко
РИА Новости
"Летающие гробы": грязные секреты корпорации Boeing
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Создать невидимость: авиаракеты и бомбы одели в стелс-защиту
Юрий Авдеев
Красная звезда
Самолёт, решающий ударные задачи

РИА Новости
Эксперты сомневаются в возобновлении чартерного авиасообщения между РФ и Египтом в 2019 году
Герман Костринский
КоммерсантЪ
SSJ 100 подобрали ключевого госзаказчика
Сергей Птичкин
Российская газета
Охота на дроны
А. Козаченко, А. Рамм, Б. Степовой, Р. Крецул
Известия
НАТО так надо: новые авиадивизии закроют небо над Балтикой и Крымом
Андрей Коц
РИА Новости
Пропали бесследно. Самые загадочные случаи исчезновения военных самолетов

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer