Хіміки створили ракетне паливо наступного покоління, яке дає на 150% більше енергії

Як новий матеріал змінить космічну галузь?

Група хіміків під керівництвом професора Майкла Йенга розробила сполуку під назвою диборид марганцю (MnB₂). Головна її перевага – величезна кількість енергії, що вивільняється при запалюванні. За підрахунками, новий матеріал має на 20% вищу енергетичну щільність за вагою та приблизно на 150% за об’ємом, якщо порівнювати з алюмінієм, який сьогодні є компонентом твердого ракетного палива, пише 24 Канал з посиланням на Journal of the American Chemical Society.

На практиці це означає, що для виконання космічних місій знадобиться значно менше пального. Завдяки цьому на борту корабля звільниться дорогоцінний простір, який можна буде використати для розміщення додаткового наукового обладнання, припасів або інструментів. Крім того, на зворотному шляху з'явиться можливість доставити на Землю більше зразків для досліджень.

Попри свою потужність, диборид марганцю є напрочуд стабільним і займається лише під дією джерела займання, наприклад, гасу.

Ідея про незвичайні властивості диборидів з’явилася ще в 1960-х роках, проте довгий час їхнє вивчення було неможливим через складність синтезу. Сучасні технології дозволили вченим нарешті створити сполуку, яка раніше існувала лише в теорії. Для отримання дибориду марганцю потрібні екстремальні умови. Порошки марганцю та бору спресовують і поміщають у спеціальну камеру, де під дією електричного струму нагрівають майже до 3000 градусів за Цельсієм. Після цього розплавлену речовину швидко охолоджують, щоб зафіксувати її унікальну структуру.

Секрет високої енергії матеріалу криється в його молекулярній будові. Комп'ютерне моделювання, проведене аспірантом Грегорі Джоном, показало, що кристалічна решітка сполуки деформована. Її можна уявити як сендвіч-морозиво, де зовнішні шари складаються з шестикутників. Ці шестикутники не ідеально симетричні, а трохи викривлені. Ця деформація створює напругу, подібно до розтягнутої пружини або батута, на якому стоїть важкий вантаж. Саме в цьому напруженні й зберігається величезна потенційна енергія, яка вивільняється при запалюванні.

Потенційні застосування

Потенціал дибориду марганцю не обмежується лише космосом. Вчені вважають, що його можна використовувати для посилення каталітичних нейтралізаторів в автомобілях і навіть як каталізатор для розщеплення пластику.

Про застосування в озброєнні ніхто не говорить, але, як можна зрозуміти, Пентагон навряд чи залишить це без уваги, адже нове паливо може зробити ракети легшими, зберігаючи їхню дальність польоту. Або навпаки – залишити ту ж саму масу, але значно збільшити дальність і швидкість польоту.