Содержание
Стартовый комплекс «Союза» на Восточном переведут на новое топливо
https://ria.ru/20210627/toplivo-1738773084.html
Стартовый комплекс «Союза» на Восточном переведут на новое топливо
Стартовый комплекс «Союза» на Восточном переведут на новое топливо — РИА Новости, 01.02.2022
Стартовый комплекс «Союза» на Восточном переведут на новое топливо
Стартовый комплекс ракеты-носителя «Союз-2» на космодроме Восточный планируют полностью перевести на использование нового топлива к февралю 2022 года, сообщили… РИА Новости, 01.02.2022
2021-06-27T03:12
2021-06-27T03:12
2022-02-01T11:32
наука
ростех
роскосмос
союз
космос — риа наука
цэнки
восточный (космодром)
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/1a/1729915856_0:161:3071:1888_1920x0_80_0_0_2d182bf71f9481f362944cb5a937fc62.jpg
МОСКВА, 27 июн — РИА Новости.
Стартовый комплекс ракеты-носителя «Союз-2» на космодроме Восточный планируют полностью перевести на использование нового топлива к февралю 2022 года, сообщили РИА Новости в пресс-службе Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (предприятие «Роскосмоса»).Как сообщалось, необходимость перевода ракет «Союз-2» на Восточном с керосина (Т-1) на нафтил (РГ-1) связана с истощением Анастасиевско-Троицкого месторождения в Краснодарском крае. В настоящее время нафтил используется только на третьей ступени ракеты «Союз-2.1б», но планируется заправлять им все ступени «Союзов», для чего уже проведены испытания модернизированных двигателей.По его словам, специалисты филиала «ЦЭНКИ» — космического центра «Восточный» приступят к работам по завершению монтажа, наладке и автономным испытаниям оборудования предварительно в октябре 2021 года.»Готовность к проведению комплексных испытаний стартового комплекса после перевода на нафтил планируется обеспечить в феврале 2022 года», — добавили в пресс-службе предприятия.
Ранее исполнительный директор «Ростеха» Олег Евтушенко сказал, что переход на нафтил является частью программы модернизации ракеты, которая позволит уменьшить вредные выбросы и заметно увеличить выводимую на орбиту полезную нагрузку.Нафтил — экологически безопасный тип углеводородного горючего с применением полимерных присадок.Как сообщал источник РИА Новости в ракетно-космической отрасли, испытательный пуск ракеты «Союз-2.1а» со всеми ступенями, работающими на нафтиле, планируется осуществить с космодрома Восточный при выведении на орбиту радиолокационного спутника дистанционного зондирования Земли «Кондор-ФКА». В настоящее время он намечается в 2022 году.
https://ria.ru/20210625/raketa-1738692082.html
https://ria.ru/20210605/kosmodrom-1735757818.html
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2021
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/04/1a/1729915856_171:0:2902:2048_1920x0_80_0_0_51c00b1081ddc4e4536cdcdbfc9e7ee1.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
ростех, роскосмос, союз, космос — риа наука, цэнки, восточный (космодром)
Наука, Ростех, Роскосмос, Союз, Космос — РИА Наука, ЦЭНКИ, Восточный (космодром)
МОСКВА, 27 июн — РИА Новости. Стартовый комплекс ракеты-носителя «Союз-2» на космодроме Восточный планируют полностью перевести на использование нового топлива к февралю 2022 года, сообщили РИА Новости в пресс-службе Центра эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры (предприятие «Роскосмоса»).
Как сообщалось, необходимость перевода ракет «Союз-2» на Восточном с керосина (Т-1) на нафтил (РГ-1) связана с истощением Анастасиевско-Троицкого месторождения в Краснодарском крае. В настоящее время нафтил используется только на третьей ступени ракеты «Союз-2.1б», но планируется заправлять им все ступени «Союзов», для чего уже проведены испытания модернизированных двигателей.
«Для перевода стартового комплекса (СК) космического ракетного комплекса «Союз-2″ на горючее нафтил необходимо завершить монтаж оборудования, провести автономные испытания дорабатываемого оборудования и комплексные испытания СК. Все необходимое оборудование для этих целей поставлено на космодром, часть уже смонтирована», — сказал собеседник агентства.
По его словам, специалисты филиала «ЦЭНКИ» — космического центра «Восточный» приступят к работам по завершению монтажа, наладке и автономным испытаниям оборудования предварительно в октябре 2021 года.
25 июня 2021, 23:05
Ракету-носитель «Союз-2.1б» успешно запустили с космодрома Плесецк
«Готовность к проведению комплексных испытаний стартового комплекса после перевода на нафтил планируется обеспечить в феврале 2022 года», — добавили в пресс-службе предприятия.
Ранее исполнительный директор «Ростеха» Олег Евтушенко сказал, что переход на нафтил является частью программы модернизации ракеты, которая позволит уменьшить вредные выбросы и заметно увеличить выводимую на орбиту полезную нагрузку.
Нафтил — экологически безопасный тип углеводородного горючего с применением полимерных присадок.
Как сообщал источник РИА Новости в ракетно-космической отрасли, испытательный пуск ракеты «Союз-2.1а» со всеми ступенями, работающими на нафтиле, планируется осуществить с космодрома Восточный при выведении на орбиту радиолокационного спутника дистанционного зондирования Земли «Кондор-ФКА». В настоящее время он намечается в 2022 году.
5 июня 2021, 10:08Наука
Новым директором космодрома Восточный стал Валинур Агишев
#космосиздома
Каждая уважающая себя современная ракета не может использовать в качестве топлива обычный бензин, но так дела обстояли не всегда. На заре отечественного ракетостроения в Москве работала Группа изучения реактивного движения (ГИРД), где и создавались первые ракеты. В ход шли в буквальном смысле подручные средства, и топлива это тоже касалось. К примеру, ракета ГИРД-09 летала на бензине, но даже ее не представлялось возможным просто заправить на бензоколонке.
Чтобы процесс горения топлива протекал более равномерно, в бензин добавляли канифоль для его сгущения, и вот такой «сгущенкой» ракета вполне успешно «питалась».
Ракета ГИРД-09
Необходимость в большей эффективности ракет и развитие химической промышленности подтолкнули к поискам новых видов топлива. Инженеры могли использовать в своих целях энергию, которая выделяется в ходе химических реакций. Наиболее выгодными с этой точки зрения оказались реакции водорода со фтором. Эксперименты показали высокую эффективность фторводородного топлива, однако оно не нашло массового применения в связи с тем, что побочные продукты реакции оказывались ядовитыми и крайне опасными.
Чуть менее эффективна в энергетическом плане реакция водорода с кислородом. Казалось бы, с этим топливом не должно возникнуть проблем наподобие тех, с которыми инженеры столкнулись при использовании фтора: самый страшный продукт реакции здесь — вода. Тем не менее для поддержания водорода в необходимом для работы жидком состоянии его требуется охлаждать до -252 градусов, а это достаточно трудоемко.
Кроме того, этот вид топлива весьма взрывоопасен.
Ракета «Фау-2»
Поиски топлива, способного достаточно равномерно гореть и при этом не взрываться, привели конструкторов к идее использовать спирт (не внутрь). Знаменитое детище Вернера фон Брауна «Фау-2» как раз использовало такое топливо. Окислителем в данном случае был жидкий кислород. Одна из первых ракет С. П. Королёва Р-1 по сути создавалась по образу и подобию «Фау-2» и тоже заправлялась спиртом. Отношение к такому топливу было неоднозначным. Среди минусов можно выделить его низкую эффективность и большой расход достаточно ценного с точки зрения многих ресурса.
Ракета Р-1
Настоящим прорывом в ракетостроении становится создание двигателей, использующих в качестве горючего керосин. Наконец найден баланс между эффективностью и безопасностью. Этот вид топлива используется с 50-х годов прошлого века и по сей день. Запуски пилотируемых космических кораблей «Союз» осуществляются только при помощи ракет, летающих на керосине.
Без минусов все же не обошлось и здесь. В паре с керосином в качестве окислителя используется кислород, который необходимо поддерживать в жидком состоянии. Для этого не требуются настолько низкие температуры, как для сжижения водорода, но необходимые -190 градусов поддерживать тоже трудно. Помимо того, если мы заправим ракету и сразу же осуществим ее пуск, все будет хорошо, но стоит ей постоять на стартовой площадке пару суток (например, старт приходится переносить из-за плохой погоды), и в таком случае весь наш жидкий кислород испарится. Придется снова заправлять ракету, причем не просто добавлять новый кислород, а сливать керосин и заливать оба компонента топлива заново.
Керосин-кислородный ракетный двигатель РД-170 в экспозиции центра «Космонавтика и авиация»
Допустим, это не так страшно, если это происходит разово. Но ракеты существуют для решения целого класса задач, не только для отправки в космос людей или спутников. Межконтинентальные баллистические ракеты, к примеру, должны находиться на непрерывном боевом дежурстве.
Нужно ли будет осуществлять пуск такой ракеты завтра? Или через пять лет? Мы не знаем наверняка, но в нужный момент она должна быть готова к работе. Требуется такое топливо, которое нет необходимости сливать и обновлять раз в два дня: один раз заправили — и ракета стоит готовая к старту годами.
Такое топливо тоже было найдено, и зовется оно гидразин. С годами химические эксперименты позволили создать более эффективного его «собрата» — несимметричный диметилгидразин, в простонародье гептил. В паре с гептилом в качестве окислителя можно использовать высококипящие (то есть не требующие захолаживания, как в случае с кислородом) соединения азота. Ракета стоит годами при комнатной температуре, заправленная таким топливом, и чувствует себя прекрасно.
Макеты ракет-носителей семейства «Протон» в центре «Космонавтика и авиация»
Гептил используют не только для боевых ракет. Таким горючим заправляют грузовые ракеты «Протон», которые служат для вывода на орбиту тяжелых модулей пилотируемых комплексов, геостационарных спутников и автоматических межпланетных станций.
Отчего же на такое удобное топливо не перейдут все ракеты? Ответ прост: оно весьма ядовитое. Аварии с разливом гептила — это верная экологическая катастрофа. Так как такое топливо не очень полезно для всего живого, то в нашей стране для пилотируемых полетов ракеты, летающие на гептиле, не используются в целях безопасности.
Все описанные выше виды топлива жидкие, но существует и твердое ракетное топливо. К примеру, американские «Шаттлы» выводились на орбиту как раз с использованием твердотопливных ускорителей. Твердое топливо можно считать самым ранним из всех, ведь одна из главных его разновидностей — порох, известный еще с древнейших времен. Пороховые двигатели сейчас используют, например, для мягкой посадки спускаемых аппаратов транспортных космических кораблей.
Старт «Спейс Шаттла»
На десерт оставим сладкое — rocket candy, «ракетные конфеты». Более распространенный перевод этого термина — карамельное топливо.
Это твердое топливо оправдывает свое название, ведь делается оно на основе сахара. Если когда-нибудь вы все же решитесь отправить в полет собственную небольшую «любительскую» ракету, проще всего будет «накормить» ее именно таким сладким топливом.
Мы кратко обсудили лишь некоторые, самые распространенные виды ракетного топлива. Способов выработки энергии не только для вывода на орбиту, но и для поддержания работы космических аппаратов великое множество. Чтобы узнать больше о солнечных батареях, двигателях ориентации орбитальных станций, перспективах использования ядерных и ионных двигателей, приходите на экскурсии центра «Космонавтика и авиация» на ВДНХ!
Возобновляемое ракетное топливо — экологичность и полет в космос
особенность
15 минут чтения
21 авг 2020
Автор Рами Мандоу
Доступ к космосу становится дешевле и более частым благодаря возможности повторного использования, а предстоящие запуски группировок спутников, вероятно, оставят больше ракетных выбросов в атмосферу.
Не пора ли нам начать рассматривать варианты зеленого топлива и возможны ли они?
Предоставлено: Asgardia Space.
Одним из ключевых элементов повышения доступности космоса для большей части населения, будь то прямой доступ к нему глобальной космической промышленности или применение данных, услуг и продуктов для экономики в целом, является возможность повторного использования ракет.
В 2019 году основатель SpaceX Илон Маск назвал многоразовое использование ракет «Святым Граалем», подчеркнув, как это снизит стоимость и доступность космических путешествий и исследований, сравнив это с возможностью повторного использования наземных Jumbo Jumbo Jumbo Jumbo Jet — систем пассажирских перевозок, которые мы использовать снова и снова.
Космические агентства, производители ракет и поставщики пусковых услуг по всему миру с тех пор начали разрабатывать и внедрять инновационные решения, учитывающие многократное использование ракет и их компонентов.
Компания Маска SpaceX, лидер в этой области, с 2015 года даже повторно использует компоненты системы запуска Falcon 9, демонстрируя изображения нижних ступеней гигантских ракет Falcon 9, которые часто называют «посадками из учебника». они приземляются на плавучих баржах в море.
Историческое возвращение ракеты-носителя Falcon Heavy из испытательной миссии SpaceX стало важным поворотным моментом в возможности повторного использования ракет. Кредит: SpaceX.
В то время как повторное использование ракет приносит пользу науке, исследованиям и пилотируемым космическим полетам, одним из важнейших факторов, влияющих на заинтересованные стороны в сегменте глобальных запусков, являются масштабы и спрос на орбитальные активы со стороны промышленности и экономики, подпитываемые в тандеме резким падением затрат и размеров. спутников (например, CubeSats), контрольно-измерительных приборов и даже услуг платформы для совместного использования.
Однако упущено одно обстоятельство.
В связи с тем, что в небо поднимается все больше ракет, в настоящее время предметом обсуждения становится влияние ракетных выбросов и, в частности, то, как выбросы ракет могут вызывать аномалии в более высоких слоях атмосферы.
Атмосферное воздействие ракет
В 2018 году в отчете «Научная оценка истощения озонового слоя» (исследование, спонсируемое Всемирной метеорологической организацией, атмосферные ракетные выбросы) действительно воздействуют на атмосферу, в частности на более чувствительную область над озоновым слоем.
Одним из примеров такого воздействия является накопление частиц черного углерода (сажи, обычно образующихся в системах на основе керосина), которые остаются на высоте от 30 до 50 км, а затем переносятся в глобальную циркуляцию.
Другим примером являются более крупные и тяжелые частицы алюминия — одного из обычных компонентов топлива твердотопливных ракетных ускорителей — которые также имеют тенденцию попадать в глобальную циркуляцию. Интересно, что в северном полушарии наблюдается более высокая концентрация этого материала из-за того, что большинство пусковых установок работает к северу от экватора. Но по мере того, как страны к югу от экватора начинают рассматривать свои собственные возможности запуска на практике или при планировании (например, Ракетная лаборатория Новой Зеландии или предстоящие запуски в Австралии), ожидается, что эти значения изменятся .
Проблема атмосферного воздействия возникает из-за того, что частицы сажи и алюминия поглощают и отражают поступающую солнечную радиацию в стратосфере, тем самым изменяя температуру и уровни радиации как на этих высотах, так и на поверхности Земли (и тропосферы между ними). И именно эти изменения могут причинить вред озоновому слою (например, более теплая стратосфера может увеличить скорость химических реакций, уменьшающих содержание озона).
Международное законодательство (например, Монреальский договор), направленное на снижение вредного воздействия на озоновый слой, не касается конкретно выбросов из таких источников, как ракеты и самолеты, частицы и загрязняющие вещества которых выбрасываются непосредственно в стратосферу, а не из земли, где им нужно подняться выше тропосферы. Фактически, несколько экологических исследований пришли к выводу, что выбросы ракет воздействуют на стратосферу так, как никакая другая промышленная деятельность — реальность, которая заключается в стоимости вывода полезной нагрузки на орбиту с использованием химического двигателя.
Земная гравитационная тюрьма
Двухмерное представление гравитационного поля, искривления пространства-времени, вызванного массами Земли и Луны. Кредит: Би-би-си.
Гравитация Земли — это глубокий колодец. Требуется много сил, чтобы оторваться от него, а затем продолжить подниматься из него, чтобы выйти на орбиту.
Понятие довольно простое и, вероятно, знакомое понимание, с которым мы все сталкивались (на гораздо более медленных скоростях) в нашей повседневной жизни. Третий закон Ньютона гласит, что на каждое действие есть равное ему противодействие.
Когда ракетное топливо попадает в камеры сгорания транспортного средства, оно воспламеняется, что приводит к его расширению с большой энергией. Стенки камеры сгорания рассчитаны на то, чтобы выдерживать эту огромную силу, и включают небольшую секцию для выхода газов и энергии в основании камеры. Позволяя этому нисходящему выходу энергии, ракета противодействует и движется вверх. Действие-Реакция.
Чтобы выйти на орбиту, улетучивающиеся газы и энергия должны двигаться со скоростью 11 км/с (или в повседневном исчислении примерно 39 км/с).,000 км/ч) от основания камеры сгорания. Чтобы оттолкнуться еще дальше и выше от поверхности Земли, требуется еще больше энергии, хотя на орбите сопротивление воздуха сводится к минимуму, а гравитации противостоит скорость.
В настоящее время используются ракетные топлива на химической основе, потому что они обеспечивают самую высокую плотность энергии, т. е. обеспечивают максимальное количество энергии, сохраняемой при минимальном объеме памяти. Например, очищенный керосин (известный как RP-1) в сочетании с жидким кислородом (известный как LOX) представляет собой очень энергоемкую и плотную комбинацию топлива, которая при воспламенении создает высокий поток выходной энергии.
Таким образом, чтобы сделать ракеты более экологичными, инженеры, химики, ученые-ракетчики, защитники окружающей среды и многие другие должны рассматривать материалы с высокой плотностью энергии, небольшими по объему/массе (поскольку увеличение веса ракеты означает, что ей нужно больше топлива) и низкое воздействие на окружающую среду во всех частях атмосферы Земли.
Косвенно, производство этих видов топлива также может способствовать уменьшению чистого углеродного следа.
Возобновляемое ракетное топливо
Списанный сейчас космический шаттл (Атлантис).
Шаттл использовал твердое топливо на основе алюминия в двух боковых ускорителях и смесь жидкого водорода и кислорода от трех основных двигателей. Кредит: НАСА.
Хотя до замечательных двигателей с вертикальным взлетом и посадкой, которые мы видим в научно-фантастических технологиях (таких как термоядерные двигатели), еще далеко, и значительное количество экспериментов, проведенных за последние 60 лет, выявило наилучшие виды топлива с удельной энергией, которые используются. в ракетах сегодня кажется, что топливо, используемое для выхода из гравитации Земли, может не быть полностью зеленым с нулевым воздействием на окружающую среду в течение некоторого времени.
Но это не означает, что они не могут быть углеродно-нейтральными.
Профессор Войцех Липински, руководитель группы Solar Thermal Австралийского национального университета (ANU), недавно рассказал о новых методах создания углеродно-нейтрального топлива для аэрокосмической и авиационной промышленности, предназначенных для компенсации воздействия углерода/климата.
Профессор Липински описывает углеродно-нейтральное топливо как синтетическое топливо, полученное из солнечной энергии, воды и возобновляемых источников углерода (таких как биомасса или двуокись углерода, захваченная в воздухе), что обеспечит устойчивый аэрокосмический транспорт, совместимый с существующей инфраструктурой.
«Австралия обладает большим потенциалом для развития отечественной аэрокосмической промышленности и производства возобновляемого топлива. Это связано с географическим положением страны и местными климатическими условиями. Австралия всегда будет зависеть от воздушного и морского транспорта, чтобы оставаться на связи с миром».
«Наши условия географически благоприятны для запусков миссий, и растет отечественное космическое стремление работать с зарубежными партнерами по космической отрасли. Возобновляемые энергетические ресурсы Австралии, в частности солнечная и ветровая, не имеют себе равных в глобальном масштабе, но еще не используются эффективно.
Таким образом, развитие устойчивого сектора аэрокосмического топлива может повысить национальную энергетическую безопасность, экономическое процветание и, в контексте экспорта возобновляемого топлива, защитить глобальную окружающую среду», — сказал профессор Липински.
Производство источников топлива из возобновляемых источников может уменьшить углеродный след двигательных установок через производственный трубопровод. Предоставлено: Focus Малайзия.
Синтез топлива из возобновляемых источников энергии для использования в ракетах может осуществляться различными методами. Одним из примеров является производство больших объемов водорода и кислорода (которые образуют источники топлива гидролокс для ракет) с использованием солнечной энергии для проведения крупномасштабного электролиза (расщепление воды на ее компоненты водорода и кислорода посредством фотохимического процесса).
Учитывая большую площадь Австралии и благоприятный климат (для производства возобновляемой энергии солнечной и ветровой энергии), профессор Липински считает, что мы могли бы использовать наш географический потенциал, чтобы стать мировым лидером по производству возобновляемых видов топлива.
«Солнечная энергия, собранная с площади 600 км х 600 км где-то в австралийской глубинке, может покрыть весь мировой спрос на энергию во всех формах. Это требует технологий преобразования, которые выходят за рамки электричества для создания энергоносителей, таких как химическое топливо», — сказал он.
Углеродно-нейтральное топливо может использоваться в производстве ракетного топлива и может косвенно уменьшить чистое воздействие ракет на климат, но весь их производственный процесс должен считаться действительно «углеродно-нейтральным».
«В случае с углеродно-нейтральным углеводородным топливом необходимо также рассмотреть возможность разработки устойчивых технологий обработки воды и фиксации углерода в атмосфере. Для действительно углеродно-нейтрального топлива все процессы в производственной цепочке должны управляться возобновляемыми источниками энергии», — сказал он.
Профессор Липински также считает, что устойчивая топливная промышленность может принести пользу такой стране, как Австралия, учитывая ее способность производить возобновляемую энергию.
«Устойчивое топливо, производимое внутри страны, может превратиться в значительный промышленный сектор. Это может иметь и другие положительные последствия, такие как спрос на программы передового инженерного образования в Австралии. Это может привести к привлекательным возможностям трудоустройства для специализированных технологов и предотвратит утечку мозгов в будущем».
«Австралия имеет длинную береговую линию и обширные территории вдали от сельскохозяйственных и населенных земель, где такие технологии могут быть развернуты в беспрецедентных масштабах. Однако воздействие на окружающую среду необходимо учитывать на любом этапе такого развития, чтобы избежать будущей деградации местных земельных и водных ресурсов». сказал профессор Липинский.
Общее воздействие
Инверсионные следы самолетов в атмосфере. Предоставлено: Carbon Brief.
Сейчас мы подошли к историческому моменту — моменту, когда у нас есть очень глубокое понимание антропогенного воздействия на климат Земли, с одной стороны, и возможность запускать тысячи ракет в год, с другой — чтобы начать задавать вопросы о нашем общем воздействии на системы Земли посредством постоянной миграции нашего вида за пределы нашего защитного пузыря.
Профессор Анна Мур, директор Института космоса ANU, считает, что именно сейчас долгосрочные преимущества устойчивых методов — даже для ракет — могут быть заложены и встроены в процессы развивающихся отраслей.
«Австралия занимает уникальное положение как один из новейших игроков в мировой космической отрасли. Теперь, когда мы участвуем в космической гонке, мы не можем позволить себе игнорировать устойчивость. Рост и устойчивость совместимы, и мы можем обеспечить создание культуры устойчивого развития в наших отраслях и новых стартапах. В конечном итоге это станет конкурентным преимуществом и принесет реальную пользу Австралии и всему миру», — сказала она.
Несмотря на то, что каждый запуск ракеты оказывает минимальное вредное воздействие на глобальный климат, это небольшое изменение оказывает большое влияние на различные области нашей атмосферы. Сюда входит ряд выбросов, которые считаются загрязнителями, озоноразрушающими веществами и парниковыми газами.
Например, твердое ракетное топливо может выделять в качестве выбросов оксид алюминия, хлористый водород, оксид азота, сажу и двуокись углерода — все это может воздействовать на атмосферу. Как и двигатели на керосине и гиперголическом топливе, которые выделяют CO2, оксиды азота, соединения серы и водяной пар.
Однако некоторые двигатели считаются более чистыми, например, двигатели Hydrolox, которые сжигают водород и кислород, производят в основном водяной пар и небольшое количество оксидов азота. Однако водяной пар по-прежнему является очень сильным парниковым газом.
Таким образом, возникает вопрос: достаточно ли вредных веществ попадает в атмосферу, чтобы нанести ущерб? Да и нет. По сравнению с данными пассажирских авиакомпаний за 2018 год, космическая отрасль произвела около 23 000 тонн CO2, что примерно в 40 000 раз меньше, чем глобальная авиационная отрасль (на которую приходится примерно 2% воздействия на климат) за тот же год, так что это незначительное влияние.
Однако реактивные самолеты не пролетают через несколько слоев атмосферы, поэтому их воздействие ограничивается меньшими высотами, в то время как ракеты производят загрязняющие вещества, которые оказывают прямое воздействие на более высокие уровни атмосферы, даже если это воздействие минимально. Именно по этой причине запуски ракет обычно планируют разносить, чтобы дать озоновому слою возможность восстановиться.
Означают ли эти удары, что нам нужно будет прекратить все космические запуски? №
Более высокая польза от спутниковых активов почти во всех аспектах нашей жизни (например, наблюдение за Землей для управления погодой и стихийными бедствиями или GPS-позиционирование) перевешивает пагубное воздействие аэрозолей ракетного топлива на наши атмосферные слои.
Но это не значит, что мы не можем быть умнее и устойчивее в отношении атмосферных воздействий запусков ракет, а это именно та область исследований, которую изучает Вивьен Уэллс, студентка четвертого курса инженерных исследований и разработок из ANU.
«Мой проект направлен на производство возобновляемой энергии путем преобразования метана, полученного в результате деятельности человека, в синтез-газ, смесь водорода и монооксида углерода, который затем можно использовать для производства жидких углеводородов, таких как ракетное топливо».
«Эта реакция происходит при высоких температурах, которых можно достичь с помощью концентрированной солнечной энергии, и может использовать биогаз из ряда различных источников, таких как человеческие отходы или побочные продукты сельского хозяйства. Эта технология все еще имеет ряд технико-экономических проблем, которые необходимо решить, но мы надеемся, что использование недавно разработанных катализаторов станет значительным улучшением в этом процессе», — сказала она.
Наряду с учебой в ANU, где она интересуется производством солнечной тепловой энергии и топлива, обработкой сигналов и машинным обучением, Вивьен также является представителем ACT Австралийской молодежной аэрокосмической ассоциации, а также работает руководителем проекта в команде ANU InSpace.
.
«Следующие десятилетия ждут огромные изменения в том, как мы получаем доступ к космосу. С увеличением числа запусков спутников из-за потенциала созвездий спутников на низкой околоземной орбите (НОО) и потенциала коммерческих космических полетов и дальних путешествий Земля-Земля количество ракет, которые мы используем, значительно возрастет».
«Нынешний уровень использования ракет означает, что выбросы малы по сравнению с другими видами транспорта и деятельностью человека. Однако с прогнозируемым увеличением использования ракет необходимо уменьшить их индивидуальное воздействие на окружающую среду, чтобы гарантировать, что деятельность ракет не окажет значительного воздействия на окружающую среду», — сказала Вивьен.
Еще одна область возможностей для разработки синтетического топлива с помощью углеродно-нейтральных процессов — это улавливание метана как побочного продукта человеческой и сельскохозяйственной деятельности в надежном цикле рециркуляции углерода, который может производить устойчивое топливо, которое можно использовать для авиации или аэрокосмических целей.
«Благодаря использованию метана, полученного из побочных продуктов человеческой деятельности, производимое топливо устойчиво перерабатывает углерод в углеродном цикле. Потребление углеводородного топлива приводит к выбросу углекислого газа в атмосферу. Часть этого углекислого газа затем используется растениями для производства углеводов в процессе фотосинтеза. Этот растительный материал затем используется в качестве корма для животных или людей и становится органическими отходами, которые можно ферментировать для получения биогаза — смеси углекислого газа и метана. Затем этот биогаз может быть преобразован в топливо для деятельности человека, и цикл начинается снова». она сказала.
«Хотя уровень производства биогаза в результате деятельности человека недостаточен для обеспечения всей нашей деятельности, у него есть потенциал для того, чтобы определенные отрасли, основанные на двигателях внутреннего сгорания, такие как авиация и космос, могли использовать устойчивое топливо»
Улавливание метана как побочного продукта деятельности человека и его использование в углеродном цикле для снижения общего воздействия.
Фото: Вивьен Уэллс (прилагается).
Инновации на помощь
Австралийская космическая промышленность, после нескольких лет отставания от остального мира, когда дело дошло до возможностей запуска, теперь начинает набирать силу. Ряд различных стартовых комплексов (таких как Equatorial Launch Australia и Southern Launch Australia) и компаний-производителей ракет (таких как Gilmour Space Technology) продвигают свои цели в отношении собственных возможностей запуска.
Подающие надежды таланты STEM, такие как Вивьен, выросшие в мире, где изменение климата имеет для них первостепенное значение, решают новые проблемы, по-новому рассматривая возможности, которые космические возможности открывают для экономики и общества, постоянно оценивая, как сделать практику более устойчивой для нашего общего будущего.
Мы построили части нашей цивилизации до такой степени, что нам нужно использовать космические приложения и услуги для удовлетворения потребностей нашей повседневной жизни, объединяя наши технологии и эффективность с данными, которые сыплются на нас дождем.
Ракеты не перестанут запускаться, а плотность энергии ракетного топлива означает, что нам потребуется много топлива, чтобы подняться из гравитационного колодца Земли. Побочным эффектом этого являются затраты на выбросы ракет в атмосферу.
Как и во всем, что требует прогресса и эволюции, теперь нам нужно разумнее относиться к нашему доступу к космосу. Именно в эти новаторские дни масштабируемости и коммерциализации мы должны задуматься о наших текущих практиках, чтобы оценить наше место и влияние на общие системы Земли и постоянно искать улучшения.
Вот что касается космоса. Как только вы доберетесь туда, вы оглянетесь вниз и увидите одну вещь, когда льется целая жизнь осознания, подобно каскадному водопаду.
Космический корабль Земля.
Есть только один из них.
Видео о запуске ракеты SpaceX: Джесси Уотсон/Vimeo
Бактериальное биотопливо может быть сверхэффективным ракетным топливом
Культура бактерий Streptomyces , которая вдохновила потенциальный новый тип ракетного топлива.
(Изображение предоставлено Пабло Моралес-Круз)
Некоторые из мельчайших жителей Земли могут помочь человечеству исследовать последний рубеж.
Недавно разработанное биотопливо , основанное на противогрибковой молекуле, вырабатываемой бактериями Streptomyces , может быть использовано при будущих запусках ракет, говорят исследователи.
Потенциальное экологически чистое решение для ракет, выбрасывающих углерод в атмосферу Земли, также может иметь значительно большую плотность энергии, чем используемое сегодня ракетное топливо, говорится в пресс-релизе членов проектной группы.
«Поскольку эти виды топлива будут производиться из бактерий, питаемых растительным веществом… их сжигание в двигателях значительно уменьшит количество добавленных парниковых газов по сравнению с любым топливом, полученным из нефти», — руководитель проекта Джей Кислинг, генеральный директор Департамента Объединенный институт биоэнергетики Energy, говорится в пресс-релизе (открывается в новой вкладке).
Несмотря на то, что проект находится на ранней стадии, исследователи говорят, что уникальный химический состав молекул-кандидатов на топливо открывает невероятные перспективы для запуска будущих ракет-носителей в космос.
Связанный: История ракет
Большинство современных ракет, таких как Ariane 5 компании Arianespace, стремятся использовать жидкий водород и жидкий кислород, по крайней мере, на некоторых этапах, чтобы уменьшить воздействие на окружающую среду. Но новое поколение биотоплива может еще больше уменьшить негативные последствия, связанные с запуском ракеты, если оно оправдает ожидания. (Изображение предоставлено Arianespace)
Сегодня многие ракетные двигатели используют жидкий кислород и жидкий водород в качестве топлива. Но даже эта относительно «зеленая» комбинация может быть соединена с дополнительными ускорителями с потенциально более опасными вариантами топлива, чтобы поднять ракету с земли.
В связи с растущим числом исследований, посвященных запускам ракет и их влиянию на атмосферу Земли, некоторые экологи говорят, что космическим полетам нужны новые решения , особенно по мере увеличения количества запусков.
(Некоторые другие сторонники исследований, с другой стороны, отмечают, что космос имеет относительно небольшой углеродный след по сравнению с другими отраслями.)
Тем не менее, исследователи биотоплива, работающие на бактериях, говорят, что их кандидат в топливо также обладает чрезвычайно высокой энергией, потенциально способной разгонять ракеты сверх их нынешних возможностей. Ключевые молекулы называются POP-FAME, сокращение от «метиловые эфиры полициклопропанированных жирных кислот».
Структура этих молекул включает тройные углеродные кольца треугольной формы, которые растягивают углерод-углеродные связи под экстремальным углом в 60 градусов. По словам исследователей, это напряжение производит высокую потенциальную энергию сгорания, а необычная структура также позволяет молекулам топлива сжиматься до относительно небольшого объема.
Эта комбинация характеристик может отлично подойти для космических полетов, говорят сторонники, поскольку инженеры всегда пытаются сократить стартовую массу, чтобы сэкономить на топливе и затратах.
Представление художника о ракетном топливе на бактериях (слева), которое может найти множество применений на Земле и в космосе. (Изображение предоставлено Jenny Nuss/Berkeley Lab)
Работа исследовательской группы сосредоточена на двух известных примерах органических соединений с трехуглеродными кольцами, оба из которых образованы0175 Streptomyces бактерии. Хотя эту форму жизни очень трудно вырастить в лаборатории, был проведен генетический анализ вида S. roseoverticillatus , и в 1990 году ученые объявили об открытии природного продукта под названием джасамицин.
Эта «зубастая» молекула с пятью циклопропановыми кольцами вдохновила группу Кизлинга на исследование геномов родственных видов Streptomyces на предмет потенциального применения в ракетном топливе. Впоследствии они обнаружили «необходимые ингредиенты» для СОЗ-МЭЖК в другом штамме, S. albireticuli.
Как и многие его родственники, S. albireticuli оказалась лабораторной дивой, сначала отказавшись создать достаточное количество POP-FAME для анализа исследователями.
В конце концов, однако, ученые наткнулись на «прирученного» родственника, который позволил экспериментировать, но только после того, как команда скопировала их перестроенный кластер генов в вариант.
«Полученные жирные кислоты содержат до семи циклопропановых колец, соединенных цепочкой на углеродном остове, благодаря чему они получили название фулемицины», — говорится в пресс-релизе. «В процессе, подобном производству биодизеля, эти молекулы требуют только одного дополнительного этапа химической обработки, прежде чем они смогут служить топливом».
Российская ракета-носитель «Союз» с грузовым кораблем «Прогресс-81» без экипажа стартует с космодрома Байконур в Казахстане 3 июня 2022 года. В более старых вариантах «Союза» использовалось синтин, экспериментальное ракетное топливо на нефтяной основе со структурой, несколько близкой к POP-FAME. . (Изображение предоставлено NASA TV)
Истории по теме:
Следующим этапом разработки ракетного топлива будет производство достаточного количества молекул для полевых испытаний, для чего обычно требуется не менее 22 фунтов (10 кг).
Исследователи еще далеко не готовы, поэтому исследование в настоящее время остается предварительным.
Однако имеющиеся на сегодняшний день данные моделирования показывают, что СОЗ-МЭЖК могут давать значения плотности энергии 50 мегаджоулей на литр после химической обработки. Это заметное увеличение по сравнению с бензином (32 мегаджоуля на литр) и RP-1, ракетным топливом на основе керосина, которое может похвастаться примерно 35 мегаджоулями на литр.
СОЗ-МЭЖК очень близки по структуре к экспериментальному ракетному топливу на нефтяной основе, что свидетельствует о том, что эти продуцируемые бактериями молекулы могут быть реальной альтернативой. Экспериментальное топливо под названием синтин было разработано в Советском Союзе в 1960-е годы. Хотя синтин использовался при запусках ракет «Союз» в 1970-х и 1980-х годах, высокая стоимость, взрывоопасный потенциал и токсичность в конечном итоге привели к тому, что Советский Союз отказался от топлива.
Команда POP-FAME в настоящее время работает над повышением эффективности производства бактерий для испытаний на горение и над созданием молекул различной длины для целевых приложений твердого топлива, топлива для реактивных двигателей и дизельного топлива.
В дальнейшем ученые надеются использовать пищевые отходы растений в качестве источника, чтобы сделать процесс производства топлива углеродно-нейтральным.
Исследование , основанное на исследовании, было опубликовано в журнале Joule в четверг (30 июня).
Подпишитесь на Элизабет Хауэлл в Твиттере @howellspace (откроется в новой вкладке) . Следите за нами в Твиттере @Spacedotcom (открывается в новой вкладке) и на Facebook (открывается в новой вкладке) .
Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: [email protected].
Элизабет Хауэлл, доктор философии, является штатным корреспондентом на канале космических полетов с 2022 года. Она была автором статей для Space.com (открывается в новой вкладке) в течение 10 лет до этого, с 2012 года.