Существующее ракетное топливо характеризуется опасностью и нестабильностью, несмотря на его широкое применение. В качестве альтернативы, исследователи разработали инновационный метод создания ракетного топлива, основанный на металлорганических каркасных структурах. Данный подход позволяет получить безопасное, стабильное и не менее эффективное топливо.
Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, показывает, что вполне реально создать ракетное топливо, которое будет значительно чище и безопаснее, чем гиперголическое топливо, популярное сегодня. При этом оно останется столь же эффективным.
Для высвобождения энергии новое топливо использует простые химические компоненты, активирующие потенциал одного из перспективных материалов — металлорганических каркасных структур (MOFs). Эти структуры формируются за счет соединения металлических ионов и органических лигандов, которые удерживают их вместе.
На орбите космические аппараты, такие как спутники и станции, применяют самовоспламеняющиеся материалы, обладающие высокой энергией и способные к мгновенному воспламеняются в присутствии окислителя (так как за пределами земной атмосферы нет кислорода для поддержания горения).
Гиперголическое топливо основано на гидразине — чрезвычайно токсичном и неустойчивом химическом соединении, включающем атомы азота и водорода. Топливо на основе гидразина также обладает канцерогенными свойствами, что требует от персонала, работающего с ним, использования специальных защитных костюмов, аналогичных тем, что применяются при подготовке к космическим полетам. Несмотря на все меры предосторожности и связанные с этим риски, предприятия аэрокосмической отрасли ежегодно выбрасывают в атмосферу Земли приблизительно 12 тысяч тонн гидразинового топлива.
«Это инновационный и более экологичный способ изготовления легковоспламеняющегося топлива, которое значительно безопаснее по сравнению с использующимся сегодня, но и быстро вступает в реакцию или воспламеняется, а это важное свойство ракетного топлива», — рассказал Томислав Фришчич, исследователь и соавтор исследования.
«Хотя наша работа с этими материалами в лаборатории пока находится на начальном этапе, полученные результаты открывают возможность разработки класса нового, чистого и легко настраиваемого гиперголического топлива для аэрокосмической промышленности», — говорит ведущий автор исследования Хатем Тити.
Фришчич стремится к внедрению этой технологии в коммерческую практику. Для этого он намерен сотрудничать с Университетом Макгилла и компанией Acsynam, специализирующейся на изготовлении MOFs.