Nová paliva

[tomas]

Zdá se, že přední kosmické agentury našly nový objekt zájmu. Tím jsou nová paliva pro kosmické rakety. Dá se říci, že je to jeden z nejsnažších způsobů, jak zefektivnit dopravu do kosmu. Všechna technika a infrastruktura zůstane prakticky nezměněna. Je to samozřejmě hodně jednoduše řečeno, protože motory se budou muset na nová paliva adaptovat, respektive se budou muset vyvinout motory, které dokáží nová paliva co nejlépe využít.

Né, že by dosud žádná nová paliva nebyla nevyvíjena, ale spíše se jednalo o vylepšování vlastností již známých paliv. Nyní se vrhly agentury na tuto tématiku komplexněji. Objevy a zlepšení techniky posledních let umožnily vědcům poznat látky na nejzákladnější bázi. Počítače umožnily simulovat vlastnosti nových látek, takže se ušetřila dlouhá příprava k reálným pokusům a testují se až finální struktury nebo látky. Navíc i v dalších oborech, jako například v automobilovém průmyslu vývoj směřuje k efektivnějším a hlavně ekologičtějším palivům. Bylo jen otázkou času, kdy tento trend zasáhne i kosmický průmysl.

Vždyť takové palivo, jako asymetrický dimethylhydrazin si už dlouho říkal o náhradu, protože jeho používání bylo od začátků kosmonautiky jako zahrávání si s ohněm. Jeho skvělé vlastnosti jako výkon a dlouhodobé skladování za běžné teploty přebíjel závažný fakt - jeho toxicita.

Asymetrický dimethylhydrazin (UDMH)

NASA proto vyhlásila granty na náhradu tohoto paliva jeho ekologickým ekvivalentem, který bude mít podobné nebo lepší vlastnosti, hlavně co se týče zacházení, protože tak dokáže NASA zkrátit výrazně dobu přípravy raket.
Vítěz (nebo vítězové) soutěže obdrží grant ve výši až 50 milionů dolarů. Přihlášky se mohou podávat do 30.dubna.

I čínská agentura před časem vyhlásila, že do nástupců současných raket chce vyvinout nové ekologičtější palivo. O nějakých dílčích úspěších však neinformovala, takže zatím zřejmě žádné nové palivo nemá.

Rusové sice také nevyhlásili žádný veřejný grant, ale mají již delší dobu inovační projekt Skolkovo, v rámci kterého se státní firmě Energomash podařilo vyvinout vysoce efektivní a ekologicky šetrné palivo a názvem Acetam. Je to vysocekoncentrovaný roztok acetylenu ve zkapalněném amoniaku. Osobně mi samostatné složky moc ekologické nepřijdou, ale třeba má jejich kombinace jiné vlastnosti. Každopádně Rusové plánují vyvinout novou raketovou techniku, založenou právě na tomto palivu.
To by umožnilo využití paliva i pro lety s kosmonauty, kde se do dnešní doby musejí používat méně efektivní ekvivalenty jako je peroxid vodíku v kosmických lodích Sojuz.

Myslím, že i další typy paliv by zasloužily ekologičtější inovaci. Jednou by to mohl být velký problém, pokud by se výrazným způsobem rozmohla kosmická turistika. Třeba takové zbytky sloučenin hliníku zůstávající v atmosféře po motorech SRB, také nejsou pro přírodu nic příjemného.
zdroje: novosti-kosmonavtiki.ru, CNSA, wikipedie

[Dugi]

Je dobře, že se agentury tomuto oboru věnují. Ekologické aspekty budou čím dál důležitější. Na první pohled se o může zdát snadné, ale není tomu tak - do motoru se nedá použít každá hořlavá látka. Jde o spoustu vlastností - od jejích fyzikálně-chemických aspektů, přes vliv na zdraví člověka, až po charakteristiky hoření.
Já jen doplním, že s eko-palivy koketuje i ESA. Na sondách Tango a Mango v projektu Prisma použila do korekčních motorků dinitramid amoniaku, který má být k životnímu prostředí šetrnější.

[tomas]

Divil bych se, kdyby ESA zůstavala v tomto výzkumu pozadu. Bohužel jsem o nich žádné zprávy nenašel, taže jsem rád, žes sem informace doplnil. Předpoládám, že podobné výzkumy dělá i JAXA. Koukám, že většinou tyto náhrady dimethylhydrazinu vycházejí z amoniaku. V zásadě se tedy vývoj ubírá směrem, jak v palivu spoutat vodík, aby až do využití byl bezpečný a pak donutit všechny prvky v reakci, aby se nespojovaly do jedovatých sloučenin. O podobné spoutání vodíku se snaží i automobilový průmysl, tam se před několika lety povedlo dánským vědcům vyrobit pelety na bázi sloučenin vodíku a dusíku, od té doby jsem ale o dalších pokrocích neslyšel, takže zřejmě narazili na problém zpětného odebírání vodíku z pelet.

Pro kosmonautiku by to byla zajímavá alternativa. Takový hybrid mezi pevným a kapalným pohonem.

[Dugi]

Přesně tak, vodík je v kosmonautice alfa a omega. A do té doby, než se podaří realizovat vývoj motorů na kovový vodík (hezkých pár desítek let), budeme odkázáni na více či méně komplikované sloučenin.

[Bojodun]

No u motorů na kovový vodík se nejvíce zmiňuje problém, že není známá žádná látka, která by vydržela deset tisíc stupňů, podle mne ji ani není třeba hledat, protože technologii, která zvládne i miliony stupňů, zde máme již od 70. let a to tokamak, stačilo by pouze vytvořit polouzavřené elektomagnetické pole a tryska nemusí být ani z grafitu, tokamaky nepropustí víc než pár set stupňů celsia, největší problém by byl asi zdroj energie(i když zdroje, které by na to stačily máme, ony například menší tokamaky ani nějaké závratné množství energie nepotřebují), bezpečnost(při výpadku proudu okamžité zničení trysky) a samozřejmě samotná výroba kovového vodíku.

[Dugi]

Tokamak je určitě nejlepší v současné době známé (neříkám dostupné) řešení. Ale na to, aby ho lidstvo nainstalovalo na kosmickou loď nám ještě chybí zkušenosti. A ty získáme jen důkladným testováním. A oklikou se dostáváme k pozemnímu fůznímu reaktoru, na kterém by se dala tato teorie testovat.

[MRR]

Dobrý den, len pre zaujímavosť,NASA momentálne vyvíja palivo na bázi trinitramidu (trinitramide, N(NO2)3 ).Táto ch.zlúčenia obsahuje o dosť viac O2 než napr. AP (amonnium perchlorate-NH4ClO4-chloristan amónny). Presné určenie kyslíka v molekule ešte nieje stanovené ale vzhľadom k tomu, že AP obsahuje 54.5% O2 a oxidačná zložka má byť pri štandardnom palive účinnejšia o asi 20% ! je obsah kyslíku obrovský,údajne sa jedna o zlúčeninu s najvyším obsahom kysíku aká bola kedy vyrobená.Nevýhodou možno môže byť spaľovanie Al - v motoroch nemusí byť úplné pretože sa zakladá na porušovaní ochranej vrstvy Al2O3 na hliníku elementárnym Cl uvoľneným rozkladom chloristanu.Riešením môže byť napr použitie lítia alebo jeho hydridov ktoré dosť zvyšujú teoretické Isp,ale v klasických motoroch sú veľmi silnými inhibítormy rozkladu AP.Naopak obrovská výhoda je že produkty uvoľnené rozkladom trinitramidu budú len plynné a o nízkej molekulovej hmotnosti.Nuž nechajme sa prekvapiť .

Pokiaľ by som sa mohol spýtať : nemá niekto informácie zda boli niekedy použité motory na zmes kvapalný fluor-vodík,ktoré dosahujú teoretického maxima Isp=546s !!! (klasické kyslíkovodíkové motory-Isp=440s). A aké okysličovadlo a palivo skúšali v NASA počas projektu X-34 (hybridný motor).Viem, sú to možno trochu hlúpe otázky Ďakujem

Inak registroval som sa na tomto fóre a chcel by som oceniť jeho vysokú kvalitu a prístup k ludom. Toto je určite najlepšie fórum o kozmonautike aké som kedy videl. Som vám veľmi vďačný za to čo robíte,len tak ďalej

[Dugi]

Vítám tě na našem fóru, mám velkou radost z toho co jsi napsal, ceníme si toho, že na našem fóru panuje přátelská atmosféra. budeme rádi, když se staneš naším pravidelným uživatelem.
Informace, které jsi poskytl zní velmi zajímavě. Jen si říkám, jestli bude trinitramid stabilní, ale mohl by být. Pokud by to klaplo, bylo by to super! Ohledně otázek na konci - X-34 využíval klasický kerolox.

[Agamemnon]

bol testovaný tripropellant litium-fluor-lh2, ale nikdy neletel (a imo ani nebude)... je veľmi toxický (a to oi. znamená aj veľmi drahý)... dosiahol isp = 542 s
v podstate čokoľvek s fluorom je toxické (a teda oi. aj drahé) a je veľmi malá šanca, že sa vôbec niekedy bude používať

@rôzne palivá:
viaceré agentúry (a súkr. spoločnosti) majú vo vývoji rôzne palivá (atsetam, táto nasa vec, nofbx), ale nič z toho neprekonáva isp hydroloxu...

@isp:
momentálne najreálnejšia vec, čo je vo vývoji (a o ktorej sa vie), pokiaľ ide o výšku dosahovaného isp... je sabre... ale to nie je palivo, ale mtoro... priemerné isp počas trajektórie letu je 900 s... SL isp je cca 4000 s , vac. isp je 450 s... či sa to podarí... uvidí o pár rokov možno... testovacia fáza prvého prototypu motora práve začína...

@x-34:
to nemá hybridný motor, nie? klasický kerolox ako dugi píše...
hybridný motor je taký, kde jedna zložka je kvapalná a druhá je tuhá (napr. motory na dc, prípadne ss2)

[MRR]

Ááá prepáčte, splietol som si to s SpaceDev Dream Chaser ( osc x-34 mal byť len technologický demonštrátor).
Trinitramid chemický stabilný je .Vo švédsku testovali technológiu výroby takejto zlúčenindospeli k tomu,že je chem. stabilný (jeho existencia sa predpokladá od 60minulého storočia),ďalší výskum sa bude sústreďovať na zvládnutie prípravy bezvodého sférického kryštálu- ( to je dosť problém už aj pri AP -o tom viem svoje ). Len jeho výroba už nemusí byť veľmi stabilná.Ďakujem za pekné privítanie.
S pozdravom Matej.