Vedci vyvinuli raketové palivo, ktoré vo všetkých smeroch prekonáva to, ktoré používame teraz
Výskumníci veria, že nové palivo by mohlo spôsobiť revolúciu vo vesmírnom priemysle.
Výskumníkom z University at Albany sa podarilo vytvoriť nový druh paliva, ktorý by mohol vesmírne cestovanie urobiť efektívnejším. Ide o palivo, ktoré vytvára oveľa viac energie ako tradičné palivá používané vo vesmírnom priemysle.
Počas spaľovania paliva nová zlúčenina uvoľní viac energie relatívne k svojej váhe a objemu. Pre vesmírnu raketu to v praxi znamená, že potrebuje menej paliva pre rovnako dlhý let alebo náklad v porovnaní so súčasnými palivami. To znamená, že v kozmickej rakete ostane viac miesta pre najdôležitejšie zásoby.
“Ak hovoríme o kozmickej rakete, miesto je najdôležitejšie. Každý centimeter musí byť efektívne vyplnený a všetko na palube musí byť čo najľahšie. Nová palivová zlúčenina znamená, že raketa potrebuje menej miesta pre uskladnenie paliva, čím sa uvoľní viac miesta pre dôležité vybavenie, vrátane výskumných prístrojov. Počas cesty späť na Zem ostane viac miesta pre dôležité vzorky,” hovoria autori výskumu.
Zlúčenina so zvláštnymi vlastnosťami
Nové palivo je zlúčenina mangán diborid, ktorá je o 20% energickejšia na váhu a 150% energetickejšia na objem v porovnaní s hliníkom, ktorý sa momentálne používa v raketových boosteroch na pevné palivo. Hoci je nová zlúčenina mimoriadne energetická, rovnako je aj bezpečná. Spaľovanie sa začne len v prípade, že sa zlúčenina stretne so zapaľovačom, napríklad s petrolejom.
Nová zlúčenina sa zakladá na bórovej štruktúre, ktorá je mimoriadne všestranná. Popri výskume vedci zistili, že táto štruktúra môže pomôcť vyrobiť odolnejšie katalyzátory pre automobily. Rovnako môže táto látka slúžiť ako katalyzátor pre rozkladanie plastov.
Mangán diborid patrí do triedy chemických zlúčenín, ktoré sa vyznačujú neobvyklými vlastnosťami. Výskumníci ale dlhú dobu nemali šťastie v skúmaní týchto látok, pretože ich nedokázali vytvoriť. Po prvýkrát začali diboridy získavať vedeckú pozornosť v 60. Rokoch minulého storočia. Až nedávne pokroky v technológiách ale dovolili výskumníkom syntetizovať tieto špeciálne látky. Donedávna sme o ich existencii len hypotetizovali.
Neprehliadni
“Na základe našich poznatkov o prvkoch v periodickej tabuľke sme predpokladali, že mangán diborid bude štrukturálne asymetrický a nestabilný, vlastnosti, ktoré by ho robili vysoko energetickým. Až donedávna sme ho však nevedeli otestovať, pretože sa nedal vyrobiť. Úspešná syntéza čistého mangán diboridu je sama osebe vzrušujúcim úspechom. Teraz ho môžeme experimentálne testovať a objavovať nové spôsoby, ako ho využiť,” vyjadril sa jeden z autorov štúdie, Joseph Doane.
Na syntetizovanie mangán diboridu výskumníci potrebovali extrémne teploty. Prvým krokom bolo stlačiť prášky mangánu a bóru do pelety, ktorú umiestnili do spevnenej sklenenej komory. Následne využili špeciálny prístroj na vytvorenie úzkeho elektrického prúdu. Ten peletu zahrial na závratných 3 000 stupňov Celzia. Roztavený materiál následne výskumníci rapídne schladili, aby vytvorenú štruktúru uzamkli na mieste.
Výkonnejšie palivo
Autori štúdie hovoria, že pri vytváraní novej chemickej zlúčeniny je dôležité definovať jej molekulárnu štruktúru. Cez ňu výskumníci získajú lepšiu predstavu o tom, prečo sa konkrétny materiál správa tak, ako sa správa. V prípade mangán diboridu výskumníci odhalili drobnú deformáciu. Tá dodáva látke vysokú potenciálnu energiu.
“Predstav si túto deformáciu ako trampolínu. Keď je trampolína rovná, nie je v nej uložená žiadna energia. Keď ale umiestnime ťažké závažie do stredu, trampolína sa natiahne. Toto natiahnutie predstavuje energiu, ktorá je uložená v trampolíne a ktorá sa uvoľní, keď závažie odstránime. Deformácia pozorovaná v mangán diboride je miesto, kde je uložená energia v tejto zlúčenine. Keď túto zlúčeninu zapálime, je to akoby sme odobrali závažie z trampolíny a uvoľní sa energia,” hovorí Michael Yeung, vedúci výskumu.
Autori štúdie veria, že nová zlúčenina nájde uplatnenie vo vesmírnom priemysle, ako nový typ vysokoenergetického paliva.
