Химики из университета Олбани (США) создали новое высокоэнергетическое соединение, которое может сделать космические полеты эффективнее. При воспламенении оно выделяет больше энергии по сравнению с существующими видами топлива. Это означает, что для обеспечения той же продолжительности полета или полезной нагрузки ракете потребуется меньше топлива. Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.
По мнению авторов работы, в космических кораблях пространство ценится на вес золота. Каждый сантиметр должен быть использован эффективно. Создание топлива с использованием нового соединения позволит сократить пространство, необходимое для хранения топлива, и освободить место для оборудования, в том числе для исследовательских инструментов.
Синтезированное учеными соединение — диборид марганца (MnB₂) — более чем на 20% превосходит по энергоемкости алюминий, который в настоящее время используется в твердотопливных ракетных ускорителях. При этом соединение очень безопасно и воспламеняется только при контакте с керосином.
Успешный синтез чистого диборида марганца сам по себе является выдающимся достижением. Более полувека это вещество существовало лишь гипотетически. А все потому, что для его получения требуется очень высокая температура, которую взять было неоткуда. Проблему решило устройство под названием «дуговой плавитель». Пропуская через спрессованные гранулы порошков марганца и бора электрический ток, он нагревает их до 3000 °C. Затем расплавленный материал быстро охлаждают, чтобы зафиксировать структуру.
На атомном уровне этот процесс приводит к тому, что центральный атом марганца связывается со слишком большим количеством других атомов, образуя чрезмерно плотную структуру, сжатую, как пружина.
Представьте себе плоский батут: когда он плоский, в нем нет энергии. Если я положу в центр батута огромный груз, он растянется. Это растяжение представляет собой накопленную батутом энергию, которая высвободится, когда груз будет снят. Когда наше соединение воспламеняется, это похоже на снятие груза с батута, и энергия высвобождается.
Сейчас химики ведут исследования, чтобы изучить все необычные свойства соединений на основе бора и понять, почему они ведут себя именно так, а не иначе.
Ранее Наука Mail рассказывала, что в «Росатоме» изготовили уникальное топливо для реакторов.
