Российские ученые придумали новое топливо для космических ракет

При подготовке космических полетов борьба идет за каждый килограмм. А он на вес золота, цена доходит до 10 тысяч долларов "за кило". Причем большую часть веса ракеты составляет топливо. В угоду ему ученым приходится жертвовать некоторыми научными экспериментами.

Разработка российских ученых под руководством профессора Сколтеха и МФТИ Артема Оганова может кардинально решить проблему. Они предсказали вещества, которые могут стать основой для принципиально нового топлива, намного более эффективного, чем традиционные. А значит, масса ракетного "бензобака" намного уменьшится, зато полезного груза увеличится.

Идея такого чудо-топлива высказана почти 20 лет американским ученым Кристианом Мейо. Оно создается на основе азота. Но не обычного, молекулярного, известного каждому школьнику с двумя атомами азота. Речь идет о полимерном азоте, у которого могут быть практически бесконечные цепочки атомов азота. И если обычный азот отличается очень высокой стабильностью, то полимерный нестабилен. Но его уникальность в другом. В нем заключена огромная энергия. По оценкам, она может быть в 10 раз больше, чем в гексогене, и в 13 раз больше, чем в тринитротолуоле. Причем при ее выделении полимерный азот переходит в обычное газообразное состояние с двухатомными молекулами. То есть такое топливо будет абсолютно экологически чистым.

- Все бы хорошо, но это уникальное вещество имеет два явных недостатка, - говорит профессор Оганов. - Чтобы его получить, нужны огромные давления, более 1 миллиона атмосфер, а удержать это вещество при обычных давлениях можно только при очень низких температурах. Иными словами, такой азот крайне нетехнологичен.

В новом топливе заключена огромная энергия: в 10 раз больше, чем в гексогене и в 13 раз больше, чем в тринитротолуоле

Более 20 лет ученые бьются над тем, как обойти эти минусы. Профессор Оганов предложил неожиданный путь. Он показал, что если в чистый азот ввести атомы металла, то давление полимеризации азота можно снизить примерно в 8 раз. А значит, технология получения этого уникального вещества уже может стать реальностью. Кстати, он уже получен, правда, пока с помощью суперкомпьютера.

- К примеру, мы просчитали самые разные варианты соединений гафния и азота по критерию энергетической стабильности, - объясняет Артем Оганов. На первый взгляд это невозможно, ведь вариантов бесконечное множество. В лоб задача не решаема. Но ученые подобрали к ней ключ. Это эволюционный алгоритм, разработанный Артемом Огановым и его студентами. Он позволяет двигаться шаг за шагом, выбирая на каждом этапе лучшие варианты. В итоге было предсказано, что под небольшим давлением можно получить соединение с одним атомом гафния и десятью атомами азота.

Конечно, только эксперимент покажет, насколько верна модель ученых и расчеты суперкомпьютера. По словам Оганова, в ближайшее время физики намерены провести такие опыты. Если этот проект окажется удачным, это откроет новые направления в самых разных отраслях экономики, в частности транспорте и энергетике.