Космос становится всё ближе: новое ракетное топливо может переписать правила межпланетных полётов

Учёные из Университета Олбани (Нью-Йорк, США) сообщили о создании нового соединения для ракетного топлива, которое способно радикально изменить подход к космическим миссиям. Разработка основана на боре и при одинаковом объёме выделяет на 150% больше энергии, чем алюминий — традиционный компонент твёрдого топлива. Это означает, что ракеты смогут не только летать дальше, но и брать больше полезного груза.

Почему это важно

Топливо всегда было одним из главных ограничений космических полётов. Оно занимает большую часть объёма и массы ракеты, оставляя меньше места для научного оборудования, грузов или возвращаемых образцов. По словам доцента кафедры химии Майкла Йенга, каждый сантиметр на борту должен быть использован максимально эффективно. Новое топливо может освободить часть пространства и тем самым повысить ценность каждой миссии.

Бор как основа топлива

Интерес к соединениям бора существует давно. Его высокая энтальпия сгорания и низкая масса делают элемент особенно перспективным для энергетических применений. В отличие от жидких углеводородов, бор обладает высокой объёмной плотностью энергии, что позволяет хранить больше энергии в меньшем объёме.

Особое внимание исследователи уделили дибориду марганца (MnB₂). Компьютерное моделирование показало, что его кристаллическая структура напоминает сжатую пружину. Такая нестабильность позволяет веществу запасать значительное количество энергии, высвобождаемой при сгорании.

"Соединения на основе бора должны демонстрировать необычные свойства, заставляющие их вести себя иначе, чем все другие известные соединения", — отметил соавтор исследования, доцент кафедры химии Алан Чен.

Как создавали новое соединение

Синтезировать MnB₂ оказалось непросто. Учёным пришлось использовать устройство под названием "дуговой плавитель". Порошки бора и марганца прессовали в таблетку, затем нагревали до температуры около 3000 °C электрическим током. После плавления материал быстро охлаждали, чтобы зафиксировать его нестабильную структуру.

В итоге полученное соединение показало впечатляющие результаты:

• на 20% больше энергии при одинаковой массе, чем алюминий;
• на 150% больше энергии при одинаковом объёме.

Несмотря на высокую энергоёмкость, работать с ним безопасно: оно воспламеняется только при контакте с огнём, например с керосином.

Возможные применения

Главное направление использования — ракетное топливо, где компактность и эффективность играют ключевую роль. Но на этом перспективы не заканчиваются. По словам исследователей, MnB₂ можно применять:
• в автомобильных каталитических нейтрализаторах, повышая их срок службы;
• в качестве катализатора для разложения пластиков.

Значение для будущего

Создание борсодержащего топлива открывает новые горизонты для освоения космоса. Возможность экономить пространство и энергию без ущерба для безопасности делает технологию потенциальным прорывом. Если соединение удастся масштабировать для практического применения, космические миссии получат новый уровень эффективности.