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

Николай Протопопов
РИА Новости
"Пробиваемая" стена. Почему комплексы ПВО США не защитили Саудовскую Аравию
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Не стой под крылом
Роман Азанов, Дмитрий Федюшко
ТАСС
Русский дебют в небе Стамбула. Чем может обернуться турецкий вояж для авиапрома России?
Владислав Скобелев
Деловой Петербург
Данные небесные. Каким будет интернет вещей в самолетах
Герман Костринский, Яна Войцеховская
КоммерсантЪ
Пулково дадут пятилетку свободы
Дмитрий Сикорский
Экономика сегодня
Интерес Турции к МС-21 связан с успехом сделок по АЭС "Аккую" и С-400
Олег Рубникович
КоммерсантЪ
В российских «МиГах» не обошлось без украинского
Николай Протопопов
РИА Новости
Мертвый груз. Потянет ли Польша американские истребители F-35



Ирина Дронина
Независимое военное обозрение
Боевой самолет 6-го поколения будут строить несколько стран Европы
Роман Крецул, Алексей Рамм
Известия
Мал да удар: беспилотники вооружат крылатыми ракетами
Илья Крамник
Известия
Вторая жизнь "Залива": построят ли в Керчи вертолетоносцы
Екатерина Карпенко, Ксения Чемоданова
Газета.ru
Умри на месте: почему россиян оставят без санитарного борта
Илья Максимов
Российская газета
Три советских самолета вошли в пятерку лучших истребителей холодной войны
Кустов Максим
Военно-промышленный курьер
Пе-2 – «хорошо управляемый утюг»: «Пешка» глазами пилота
Сергей Птичкин
Российская газета
Охота на Коршунова
Роман Азанов
ТАСС
"Это не игра, тут все реально"
Джереми Богайски
Forbes
Подрезанные крылья: как авиакомпании спасают Boeing 737 MAX от стихии, ржавчины и птиц
Николай Поросков
Независимое военное обозрение
Ставка на лидерство
Дарья Рыночнова, Михаил Мошкин
Взгляд
Эксперты оценили выбор замены самолету Ан-2
Ксения Потапова
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
По пути цифровизации
Александр Карпов, Алёна Медведева, Юлия Гуреева
RT
«Бряцают оружием в информационном пространстве»: с чем связан дефицит лётчиков в ВВС Великобритании
Валерия Маслова, Анна Лушникова
RT
«Варшава пытается подыгрывать американцам»: США поставят в Польшу 32 истребителя F-35
Герман Костринский, Галина Дудина
КоммерсантЪ
Монголия поменяет Ан-2 моторы
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Абонентская расплата: армейские дроны найдут цель по сигналу сотового
Антон Валагин
Российская газета
Короли неба
Антон Лавров
Известия
Беспилотная лошадка
Александр Волобуев, Дмитрий Литовкин, Ирина Цырулева
Известия
Дело — дрон: силовикам предлагают разрешить сбивать беспилотники
Александр Ермаков
Известия
Старые вопросы нового облика: чего ждать от МиГ-35
Наталия Еремина, Ольга Шерункова
Газета.ru
Битва за украинский завод: зачем Китай покупает "Мотор Сич"
Александр Шитов
Военно-промышленный курьер
«Кинжал» по-китайски
Булат Баширов
КоммерсантЪ
Аэропорту устанавливают тендерное равенство
Александр Волобуев, Михаил Калмацкий, Ирина Цырулева
Известия
Летали, знаем: рост цен на билеты повторил антирекорд 2008 года
Иван Апулеев
Газета.ru
Запрет снят? Украинцы пролетят над Россией
Дарья Рыночнова
Взгляд
Радикальная реформа ОАК уже началась
Ирина Огилько
Российская газета
"Скорая" на крыльях
Алексей Козаченко, Алексей Рамм
Известия
Спасти и уничтожить: ВМФ получит универсальный самолет-амфибию
Евгений Гайва
Российская газета
Туристы улетают налегке
Алексей Песков
Военно-промышленный курьер
МАКС пролетел, но обещал вернуться
Мария Томиленко
Красная звезда
Едины, как едино небо, сделавшее их лётчиками
Глеб Силко
КоммерсантЪ-FM
Авиакомпании компенсируют убытки билетами
Алексей Заквасин, Екатерина Комарова
RT
«Будущее — за гибридными двигателями»: как новая силовая установка может изменить облик гражданской авиации в РФ
Наталия Ячменникова
Российская газета
МАКС-2019 состоялся и завершился как настоящий праздник
Анастасия Николаева
Интерфакс
Космодром с проблемами
Ася Сафиуллина
ТАСС
Аэротакси в городе. Как сейчас работает сервис и есть ли у него будущее?
Иван Сафронов
Ведомости
Минобороны может самостоятельно достроить космодром "Восточный"
Роман Азанов
ТАСС
"Снимать сложнее, чем управлять истребителем". Как делается воздушная съемка
Александр Волобуев, Михаил Калмацкий
Известия
Берлинский акцент: российские нефтяники заправят немецкие самолеты
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Аэропорты собирают под крыло
Юлия Грицай
КоммерсантЪ-FM
Такси осваивают воздушные маршруты
Влада Шипилова, Майя Иванова
КоммерсантЪ
Субсидии на подлете

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer