Маленькие рассказы о большом космосе

Эндотермические вещества, выделяющие энергию при распаде на элементы или группы атомов.

Свободные радикалы — химически активные «осколки» молекул.

Наконец, ядерные топлива.

Первая группа самая большая. И самая старая. Но химия внесла в нее много нового.

Обычное топливо, сжигаемое на Земле, окисляется кислородом воздуха. А ракета, летящая в космическом пространстве, не может рассчитывать на даровое окисление. И часть баков ракеты заполняют специальные химические вещества — окислители.

Некоторые из них — со стажем. Кислород, сжиженный для уменьшения объема. Азотная кислота выгодно отличается от других окислителей: в смеси с четырехокисью азота способна долгое время храниться, не меняя своего химического состава. Поэтому окислителями на основе азотной кислоты можно заполнять ракеты, постоянно готовые к запуску. Например, зенитные.

Некоторые выступают в окислительном амплуа впервые. Озон «солиднее» кислорода на один атом. Фтор — очень сильный окислитель. Второй по силе — трифторид хлора. Он настолько активен, что легко поджигает даже стеклянную вату, из которой обычно делают огнепреградительные средства. Перекись водорода — знакомое всем по домашней аптечке кровоостанавливающее и дезинфицирующее вещество. Еще во время второй мировой войны она использовалась немцами в реактивных истребителях-перехватчиках «мессершмитт-163».

Однако новизна есть и в том, чтó окисляется. В самих горючих. Помимо керосина, спирта, примененного немцами в ФАУ-2, жидкого водорода — наиболее теплотворного химического элемента, но, к сожалению, «вспыльчивого», ракетная техника осваивает новые классы химических соединений. Те, которые раньше в качестве горючих не применялись.

Вот некоторые из них. Диметилгидразин, у которого два атома водорода поменялись на две метиловые группы. Гидразин-гидрат — сосед перекиси водорода по «мессершмитту-163». Бораны — соединения водорода с бором — третьего по теплотворности элемента. Наконец, как это ни покажется странным, металлы. Точнее — взвеси порошкообразных металлов, лучше всего магния, в углеводородах, например в керосине. Это очень скромные по своим окислительным аппетитам виды топлива. Они расходуют на сгорание в четыре-пять раз меньше кислорода, чем керосин.

Последние три группы — в основном будущее ракетной техники. Можно по-разному оценивать сроки технического осуществления этих проектов, но успехи химии и физики делают их вполне соизмеримыми с нашим терпением.

Дорог золотник, но мал

Людям нужна энергия. Не только каждому человеку в отдельности (в конце концов это его личное дело), но и всему человечеству. И ее ищут уже много веков. Обшарили земной шар, проникли в его недра и раздобыли уголь и нефть, построили плотины и даже ветряные мельницы, чью силу испробовали на себе некоторые всемирно прославленные герои.

Но аппетит приходит во время еды. Человечество решило воспользоваться жизненным опытом известной старухи и тоже стало подумывать о том, как бы приручить золотую рыбку, чтоб она сама ему служила и была б у него на посылках, благо перспектива разбитого корыта ему не грозила. И люди стали эксплуатировать Солнце.

Говорят, что впервые это сделал 22 века назад Архимед, который сжег римские корабли с помощью солнечных зайчиков от сотен маленьких ручных зеркал. Сейчас столь однобокое использование солнечных способностей удовлетворить уже не может. На повестке дня — применение солнечной энергии для нужд человека на Земле и в Космосе.

Чем же привлечь Солнце? «Приманкой» служит один из самых распространенных элементов — кремний, который мы буквально каждый день топчем ногами. Правда, он чересчур общителен и попадается, как правило, в виде соединений. Для солнечных же батарей требуется кремний исключительной чистоты. Этот золотник дорог, зато мал, а ведь в Космосе котируется единственная валютная единица — грамм. Поэтому у солнечных батарей, которые гораздо легче других аккумуляторов, большое будущее.

Конечно, и кремниевые батареи не без греха: коэффициент полезного действия не очень-то высок, да к тому же он понижается при нагревании: солнечные батареи боятся Солнца, вернее — инфракрасной части его спектра.

Но оказалось, что можно использовать и эту самую горячую часть — нужно лишь обратиться к другим солнечным батареям — термоионным. Еще Томас Эдисон обнаружил эффект диода, то есть эффект эмиссии электронов из электрода и протекание слабого тока за счет этой эмиссии. К.п.д. у такого диода — одна стотысячная процента. Однако ученые, подобрав специальные материалы и тепловые режимы, сумели повысить к.п.д. в 2 миллиона раз, а 20 процентов — это уже совсем другой разговор.

Солнечным и несолнечным преобразователям энергии найдется место под Солнцем.

А если плазму?