Тепловая защита. В жаркие дни жители Средней Азии неплохо себя чувствуют в шубах и папахах: тело защищено от вторжения свирепого Солнца — от 50, 60, 70 градусов. Шубу против тепла надевают и летательные аппараты. Сначала самолеты обшили себя покровом из титанового сплава — стал не страшен нагрев до 370 градусов (при скорости до 3600 километров в час!). Алюминиевая обшивка при такой температуре потеряла бы 4/5 прочности.
Но даже титановое или бериллиевое одеяние не задержит нагрев, возникающий при полете современных летательных аппаратов. На помощь спешат керметы, как называют новые материалы, рожденные союзом керамики и металла. Они не боятся нагрева.
Увы, космическим кораблям, особенно при возвращении их на Землю, и этого мало. Конструкторам приходится идти на новые ухищрения: защитную обмазку и потеющую обшивку.
Защитная обмазка — это шуба многослойная: керамическое покрытие, оплавляющееся и обгорающее при входе в плотные слои атмосферы.
Иначе выглядит другой вид термической брони — потеющая обшивка: металлокерамические пористые материалы: через поры выдавливается вода. Под действием высоких температур вода закипает, образовавшийся пар уносится прочь, отводя с собой значительную часть тепла. В общем почти то же, что происходит с нашей кожей в жаркий денек…
Их рацион
Вначале было дерево. И огонь первобытных костров. И неровный жар каминов. И слабое усилие парового котла.
А потом был уголь. И маленькие солнца вспыхивали под потолками. И стальная паутина железных дорог опутывала Землю.
И еще была нефть. С ней появились двигатель внутреннего сгорания и реактивный двигатель. И машины, пожирающие километры, и самолеты, сократившие расстояния.
Энергия, запасенная в ископаемом топливе и освобожденная человеком, несла ему независимость и власть над силами природы. Топливо помогало человеку преображать Землю, завоевывать пространство и время.
Но только на Земле. Только у себя. Не дальше порога земного притяжения.
А взоры людей устремлялись вверх. К чужим мирам. В неизведанное. Так рождалась мечта. Она двигала людьми, но не могла двигать ракеты. Нужно было новое топливо. Мощное, чтобы преодолеть земное притяжение. Энергоемкое, чтобы ракета была как можно легче. Плотное, чтобы в баках помещалось его как можно больше.
Мечта двигала людьми. В лабораториях ученые воплощали ее в реальность. Они рассчитывали и проверяли тысячи вариантов. Постепенно круг поисков сужался. В кольце изысканий остались четыре группы:
Топлива, выделяющие энергию при окислении.
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 — три-фторид 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, что 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.
