Все началось с того, что многие компании начали производить более эффективные и дешевые ракеты-носители. Некоторые из них даже могут возвращаться на землю и доставлять грузы на орбиту менее чем за 1100$ за килограмм.
Меня заинтересовал вопрос - как стало возможным такое развитие ракетостроения и что представляли из себя ракетные двигатели на протяжении последних ста лет - от самых опасных до самых эффективных.
Итак, оказывается, что человечество знакомо с реактивной тягой еще с древних времен, когда люди наблюдали, как морские животные типа медуз или кальмаров выбрасывают струю воды в противоположном направлении от того, куда они движутся.
А примерно 2200 лет назад в Китае кто-то пытался создать новое лекарство из селитры, серы и древесного угля. Случайно в результате была получена огнеопасная смесь - черный порох. Ученые того времени заметили, что он может быстро гореть и производить большое количество дыма и газообразных продуктов. А если поместить порох в закрытое пространство, то газы могут создавать примитивную тягу - так появился предок современных ракетных двигателей.
Любопытный факт - еще в 15 веке люди во многих местах создавали примитивные ракетные установки с помощью пороха. Они очень эффективно отражали нападения врагов в Китае и Индии. На протяжении сотен лет черный порох оставался практически неизменным и был единственным ракетным топливом вплоть до 2 мировой.
Однако у пороха есть существенные недостатки - низкая эффективность, большое количество дыма и твердых частиц при горении. Поэтому с начала 20 века его стали заменять другими соединениями, например, на основе нитроцеллюлозы, получаемой из хлопка. Это вещество практически не дымит при горении и очень быстро сгорает.
Однако у твердотопливных двигателей есть существенный недостаток - невозможность регулировки тяги и остановки в случае неисправности. Чтобы этого избежать, в СССР еще в 30-х годах начали разрабатывать гибридные двигатели.
Далее пошли в ход еще более интересные жидкостные двигатели, где топливо и окислитель подаются в камеру сгорания в жидком виде. Это позволяет точно регулировать тягу.
Итак, несимметричный диметилгидразин или UDMH
Более известный как "гептил" - это жидкость, которая при нормальных условиях представляет собой бесцветную жидкость со специфическим рыбным запахом. Это органическое соединение широко использовалось (да и сейчас используется) в качестве компонента ракетного топлива в двигателях космических аппаратов.
Первое место по токсичности гептил занимает благодаря ряду опасных свойств:
- Чрезвычайно высокая огнеопасность и взрывоопасность. Гептил легко воспламеняется даже от искры, а пары весьма взрывоопасны. При горении выделяет большое количество тепла, что усугубляет пожароопасность.
- Исключительно высокая токсичность при вдыхании, проглатывании, а также при попадании на кожу и слизистые оболочки. Пары гептила опасны даже в микроскопических концентрациях. Считается в 200-400 раз более токсичным, чем цианистый водород!
- Сильнейшие кумулятивные свойства - токсичные эффекты накапливаются со временем даже при минимальных дозах.
- Обладает выраженным канцерогенным и мутагенным действием, вызывая рак легких, печени и других органов. Даже кратковременный контакт способен привести к отдаленным злокачественным эффектам.
Каким же образом гептил оказывает такое сильнодействующее токсическое воздействие? Все дело в его химической структуре. Молекула содержит атомы азота и непредельные связи, которые легко взаимодействуют с биологическими структурами.
В результате происходят химические реакции с белками, ферментами, нуклеиновыми кислотами, нарушается структура клеточных мембран. Разрушаются клетки печени, легких, почек, костного мозга, что быстро приводит к их некрозу и острой печеночно-почечной недостаточности.
Также страдает центральная нервная система - возникают спазмы сосудов головного мозга, отек мозга, параличи. В местах контакта происходит химический ожог тканей.
Наконец, мутагенные свойства гептила объясняются образованием высокотоксичных промежуточных алкилирующих агентов, которые встраиваются в ДНК, вызывая множественные мутации и запуск онкогенеза.
Таким образом, в совокупности все эти разрушительные механизмы действия и определяют исключительную токсичность гептила, который по праву считается одним из самых опасных ядовитых веществ на Земле.
Гептил, несмотря на свою исключительную токсичность, широко использовался и продолжает использоваться в ракетно-космической отрасли ввиду ряда уникальных свойств:
- Высокие энергетические характеристики. Гептил обладает очень высокой удельной тягой и эффективностью как компонент ракетного топлива. Это позволяет создавать мощные жидкостные ракетные двигатели с высокими характеристиками.
- Технологичность. В отличие от многих других высокоэффективных видов ракетного топлива, гептил технологичен в производстве и использовании. Он стабилен при хранении, его относительно легко надежно подавать в двигатель.
- Совместимость с другими компонентами топлива. Гептил хорошо сочетается по свойствам с другими широко используемыми окислителями, такими как тетраоксид азота или азотная кислота. Это важно для создания высокоэффективных двигательных установок.
- Опыт применения. Гептил и его смеси задействованы в ракетных двигателях уже на протяжении многих десятилетий, накоплен колоссальный опыт по его безопасному использованию в ракетной технике. Это важное преимущество перед альтернативными видами топлива.
Таким образом, несмотря на вопиющую токсичность гептила, выдающиеся энергетические показатели и технологичность делают его незаменимым для создания мощных жидкостных ракетных двигателей. Что перевешивает потенциальные риски при соблюдении мер предосторожности.
Не забывайте подписываться, спасибо!