Technologický vývoj nejde vždy přímým směrem vpřed. V každém oboru se vyskytuje mnoho vývojových tendencí, z nichž jen některé se ukáží jako výhodné, přičemž ty další skončí jako slepé uličky. Nové obory navíc často ani nevědí, která cesta je správná, nejsou zatíženy dřívějšími předsudky a tak se pustí i do úvah, které nám dnes mohou připadat šílené. Letošní sérii letního seriálu TOP 5 zakončíme článkem o raketových palivech, která jsou z ekologického hlediska velmi sporná. Všechny zmíněné sloučeniny ale byly zcela reálně zvažovány jako pohon raketových motorů a jejich projekty se dostaly do různé fáze rozpracovanosti.
Pořadí je v tomto díle spíše jen orientační. Na dvě nejnižší místa, kterými začínáme, jsme zařadili toxická paliva, která se používala a používají. Zbylá tři místa můžeme sportovní terminologií označit jako sdílené první místo, protože se nedá dost dobře rozlišit, která ze jmenovaných chemikálií je neuvěřitelnější.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
5) Hydrazin
Začínáme palivem, které má mezi momentálně používanými látkami jednoznačně nejhorší vlastnosti. Jak ale ukáží další řádky, hydrazin rozhodně není tím nejhorším palivem, jaké přichází v úvahu. Po chemické stránce se jedná o velmi jednoduchou molekulu, kterou tvoří dva atomy dusíku spojené jednoduchou vazbou, přičemž ke každému jsou navíc připojené dva atomy vodíku.
O hydrazinu se v nadsázce říká, že má kromě radioaktivity všechny špatné vlastnosti, které může kapalina mít. Tohle tvrzení není daleko od pravdy. Hydrazin je hořlavý (což ale dává smysl, když to má být raketové palivo), ale kromě toho v kapalném stavu funguje jako žíravina, snadno se vypařuje, silně dráždí sliznice a lidskému zdraví škodí jak při krátkodobých vystaveních, tak i dlouhodobě.
Zdroj: http://sci.esa.int/
Jeho plynná forma způsobuje pálení očí, nosu i hrdla. Člověk pociťuje závratě, je mu nevolno, bolí ho hlava, v některých případech může upadnout do kómatu. Hydrazin při akutní expozici napadá a silně poškozuje centrální nervový systém, ledviny i játra. Kapalný hydrazin způsobuje na kůži rozsáhlé chemické popáleniny. Při dlouhodobém působení nižších koncentrací je hydrazin také velmi škodlivý – patří mezi karcinogeny, přičemž poškozuje hlavně plíce, játra a slezinu – jak u lidí, tak u zvířat.
Hydrazin se může používat jako raketové palivo hned ve dvou formách. Buďto jako jednosložkové palivo, kde dochází k jeho rozkladu na reaktivní (nejčastěji platinové) mřížce, nebo jako palivo dvousložkové, kdy je k hydrazinu přidávána další látka. Nejčastěji jde o oxid dusičitý. Důležité je, že taková směs nepotřebuje ke svému zapálení žádnou jiskru. Stačí obě kapalné látky spojit a směs se zapálí. Proto se taková paliva označují jako hypergolická.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
Tato chemikálie může být dále modifikována. Pokud je jeden vodíkový atom nahrazen metylovou skupinou CH3, pak se taková sloučenina označuje jako monometylhydrazin. Pokud jsou takto nahrazeny dva vodíkové atomy (každý na jednom dusíkovém atomu), jedná se o dimetylhydrazin. Tyto látky se v kosmonautice používají také, přičemž jejich toxicita zůstává přibližně srovnatelná s výše popsanými účinky samotného hydrazinu.
Hydrazin se jako jednosložkové palivo používá nejčastěji na družicích u malých trysek, které zajišťují drobné změny orientace a oběžné dráhy. Dvousložková paliva na bázi hydrazinu a jeho derivátů se používají jak na družicích, kde většinou plní roli hlavních motorů pro velké změny oběžné dráhy, ale uplatní se i na raketách. Je jasné, že vzhledem k žíravé povaze hydrazinu musí být povrchy palivových nádrží i všech palivových rozvodů patřičně upravené, aby je hydrazin nerozleptal. Kosmických nosičů s tímto palivem naštěstí pomalu ubývá.
Momentálně na směs nesymetrického dimetylhydrazinu a oxidu dusičitého létají čínské rakety Dlouhý pochod 2, 3 a 4 a pak ruské Protony. I zde se ale zdá, že těmto raketám v příštích letech odzvoní. Čína plánuje nahradit své současné rakety s jedovatým palivem modernějšími nosiči, které budou spalovat ekologicky přijatelnější kapalný kyslík a letecký petrolej. Rusko jde podobnou cestou a rakety proton by měly být jednou nahrazeny novými raketami Angara A5.
4) Ďáblův jed
V tomto případě se ještě na chvíli přiblížíme k minulému tématu. Pod označením Ďáblův jed se skrývá hypergolická palivová směs složená z hydrazinu a kyseliny dusičné. Jak jsme uvedli již v minulém tématu, v současné době se k hydrazinu přidává oxid dusičitý, který sice není úplně zdravý, ale ve srovnání s koncentrovanou kyselinou dusičnou alespoň tolik nepůsobí korozivně.
Zdroj: http://www.spacesafetymagazine.com/
Tohle palivo se u kosmických raket nepoužívalo nikdy, nejblíže bylo nasazení na raketách z rodiny Kosmos, kde byla kyselina dusičná slučována s asymetrickým dimetylhydrazinem. Širší uplatnění ale našla spíše u vojenských raket, ale i zde se od něj postupně upustilo. Je totiž extrémně korozivní a jedovaté. Toxické jsou dokonce i spaliny, které touto cestou vznikají. Výhodou oproti kapalnému kyslíku a vodíku je, že se látky nemusí složitě podchlazovat a natankované rakety mohou být připravené ke startu – tedy pokud jim palivo nerozežere nádrže. Ďáblův jed se používal například na sovětské vojenské raketě R-16. 24. října 1960 došlo na kosmodromu Bajkonur k její havárii, která se označuje jako Nedělinova katastrofa. Tehdy vlivem spěchu došlo k výbuchu plně natankovaného nosiče, kolem kterého pracovaly desítky lidí.
Při Nedělinově katastrofě zemřelo na místě několik desítek lidí, přičemž další zemřeli v dalších dnech v nemocnicích. Lékaři byli bezradní, protože nevěděli, s čím přišli ranění do styku a jak jejich popáleniny nejlépe léčit. Složení palivových směsí sovětských vojenských raket bylo pochopitelně státní tajemství, které se nemohlo vyzradit.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
3) Dimetylrtuť
Tady už se dostáváme k látkám, které se na žádné skutečné raketě nepoužily, prováděly se pouze testy, které měly ověřit, jak by byla tato látka využitelná jako raketové palivo. Dimetylrtuť také nemá složitou strukturu. Jedná se o jeden atom rtuti, ke kterému jsou připojené dvě metylové skupiny CH3. Na pohled vypadá jako bezbarvá kapalina a její vůně je lehce nasládlá. Ale pozor – máme co do činění s mimořádně účinným neurotoxinem. Ba co více, jedná se jeden z nejsilnějších známých neurotoxinů – pro zabití dospělého člověka by stačila desetina mililitru této látky.
Dostatečnou ochranu nezajistí běžné laboratorní rukavice, dimetylrtuti stačí jen pár sekund aby pronikla skrz latex, PVC, nebo neopren. Jakmile se dostane do styku s kůží, je jí okamžitě absorbována. Tato látka totiž mimořádně snadno proniká tkáněmi, kde se ochotně váže na aminokyselinu cystein. Jedinou ochranou jsou těžké a vysoce odolné laminátové rukavice s dodatečnou vrstvou odolných návleků.
Zdroj: https://iaomt.org
Dimetylrtuť je z těla vypuzována jen pomalu a velmi snadno se ukládá. Hrozí tedy pomalá otrava malými dávkami. Často se začnou první příznaky objevovat až v době, kdy je na léčbu pozdě. I přesto se s dimetylrtutí počítalo jako s raketovým palivem.
Šlo o období padesátých let, kdy technici usilovali o co nejvyšší hustotu používaných paliv. Jelikož je rtuť kapalný kov, byla její organická sloučenina na první pohled dobrou volbou – výhodné bylo, že produkce této látky není složitá.
Jakmile se ovšem specialisté začali u kontraktorů zajímat o možnost použít dimetylrtuť jako palivo, narazili na vcelku očekávané odmítnutí. První objednávka pro skupinu Phila Pomerantze od společnosti Eastman Kodak měla obsahovat desítky kilogramů dimetylrtuti.
Odpovědí prý bylo: „Pokud bychom byli tak hloupí, abychom syntetizovali tak ohromné množství dimetylrtuti, tak bychom to udělali.“ Tento nápad se tedy nedostal dále, než jen do teoretické úvahy a dimetylrtuť v současné době nemá vzhledem ke své toxicitě prakticky žádné využití.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org/
2) FOOF (difluorid dikyslíku – dioxygen difluorid)
Asi znáte vtípek o údajné škodlivosti dihydrogen monoxidu, ale dioxygen difluorid není žádná legrace. Tato látka je tvořena dvojicí atomů kyslíku, přičemž ke každému je připojen jeden atom fluoru. Tato látka má v tuhém skupenství oranžovou barvu a taje při teplotě -163°C. Po chemické stránce (a pro využití v raketovém průmyslu) je důležité, že FOOF je mimořádně silným oxidačním činidlem. Nevýhodou je jeho nízká stabilita – dokonce i při podchlazení na -160°C jsou jeho ztráty okolo 4% za den . Při pokojové teplotě vydrží jen chvilku, pak se rozloží na kyslík a fluor.
Zdroj: http://i.imgur.com/
Difluorid dikyslíku vzhledem k výše zmíněné oxidační schopnosti reaguje velmi ochotně téměř se vším, s čím přijde do styku. Bylo by tedy mimořádně náročné vyrobit palivovou nádrž dostatečně odolnou, aby vzdorovala oxidační činnosti této látky. Nevýhodou by byla i krátká životnost paliva. Ale i přesto se o této látce v raketovém průmyslu skutečně uvažovalo. Šlo ale jen o teoretické úvahy – některé postupy navrhují rozpustit mimořádně reaktivní FOOF v jiném rozpouštědle, což by podle některých teorií mohlo usnadnit jeho skladování.
Okysličovadla obecně mají problém, že ve většině případů tvoří větší část hmotnosti palivového systému. Samotné palivo bývá lehčí, ale sloučeniny obsahující kyslík přidávají raketě na váze. Technici se proto snaží hledat jiné cesty – pátrají po sloučeninách, které obsahují pokud možno co nejvíce kyslíku (případně jiných oxidujících prvků) a přitom nebyla zbytečně příliš těžká. FOOF v tomhle směru vypadá relativně nadějně, ale dokud se nevyřeší jeho nestabilita, bude stále patřit mezi nepoužitelné látky.
Zdroj: https://upload.wikimedia.org
1) Chlorine trifluoride (fluorid chloritý)
Na závěr jsme si nechali látku, která už na první pohled vypadá šíleně. Tvoří ji jeden atom chloru, ke kterému jsou připojeny tři atomy fluoru. V plynném stavu je bezbarvá, při zkapalnění má lehký zelený nádech. Důležité ale je, že se jedná o mimořádně toxickou látku, která je navíc ohromně korozivní. Reaguje téměř se všemi anorganickými a organickými materiály včetně skla, nebo teflonu aniž by potřebovala jiskru pro zapálení. Fluorid chloritý je schopná zapálit i jinak nehořlavé materiály – třeba cihly, nebo kámen, přičemž často dochází i k explozím. Pro člověka je nebezpečná hlavně kvůli tomu, že reaguje s vodou za vzniku kyseliny fluorovodíkové a chlorovodíkové, které poškozují lidské tkáně. Tyto látky ostatně vznikají i při přirozeném rozkladu této chemikálie.
Asi nejlépe ale tuto chemikálii popsal John Drury Clark ve své knize Ignition (viz konec článku), kterého si nyní dovolím citovat: „Samozřejmě, je to velmi toxická látka, ale to není její jediný problém. Ona je hypergolická prakticky s každým známým palivem. Je tak aktivní, že její hoření nemá žádné zpoždění – nastupuje okamžitě. Chová se hypergolicky i k látkám jako je tkanina, dřevo, nebo naši zkušební technici, nemluvě o azbestu, písku a vodě – se kterou dokonce reaguje explozivně. Může být skladována v nádobách z běžných kovů jako je ocel, měď, nebo hliník. Na jejich povrchu totiž vytváří tenký film nerozpustného kovového fluoridu, který chrání zbytek stěny nádrže. Podobně, jako tenká vrstva oxidů chrání hliník před dalšími reakcemi s atmosférou. Pokud je ovšem tato ochranná vrstva roztavena, nebo seškrábána a nedostane možnost se znovu vytvořit, je operátor vystaven náročnému problému – zvládnout oheň na bázi kovu a fluoridu. Pro řešení takové situace doporučuji jeden pár kvalitních běžeckých bot.“
Zdroj: http://www.todayifoundout.com/
Fluorid chloritý není možné ukládat v nádobách z wolframu, molybdenu, nebo titanu. Při jejich reakci vznikají plynné fluoridy, takže by se chemikálie rychle propálila ven. Vše, co přijde do styku s touto látkou musí být důkladně očištěno a pasivizováno, jelikož jakýkoliv drobný pozůstatek by mohl způsobit nečekanou reakci při příštím použití nástroje. Na ClF3 nefungují běžné hasicí přístroje – jediným užitečným doporučením je nechat látku vyhořet a chladit okolí. Teplota hoření přitom dosahuje téměř 2400°C.
V roce 1948 se tato látka poprvé otestovala jako raketové palivo – v roce 1948 byl ClF3 použit na americké raketě, jejímž palivem byl hydrazin. Výsledky byly dobré, ale použití hatily komplikace s výběrem materiálů pro povrchy, které by mohly s touto látkou přijít do styku. Z této éry pochází i záznam o havárii, při které byl suchým ledem chlazený zásobník naplněn chlorine trifluoridem a překládán na transportní vozík. Suchý led ovšem způsobil, že stěny tohoto zásobníku zkřehly a během překládání stěna praskla. Na podlahu se prakticky okamžitě vylilo 907 kilogramů fluoridu chloritého a následovalo nečekané představení. Látka se rozlila na podlahu, ve které dokázala propálit 30 centimetrovou vrstvu betonu a 90 centimetrovou vrstvu podložního štěrku. Z reakcí vznikala řada látek včetně chloru a chlorovodíku, které silně naleptaly všechny povrchy v okolí. Pamětníci na událost vzpomínali se slovy, že viděli hořet beton.
Pokud byste se o této látce chtěli dozvědět více, doporučuji tohle video o pěti nejnebezpečnějších chemikáliích světa. fluorid chloritý je zde trefně označována jako látka, která byla i pro nacisty příliš nebezpečná – původně s ní počítali jako s náplní do plamenometů. Chlorine trifluorid je ve videu hned na prvním místě.
Na závěr povídání o děsivých palivech mi dovolte doporučit všem zájemcům o bližší informace knihu Ignition (An Informal History of Liquid Rocket Propellants) od Johna D. Clarka. Pokud Vás článek zaujal, pak Vás jistě potěší, že kniha je na internetu k dispozici i ve formátu pdf.
Náš letní seriál TOP 5 končí, dnešní den je posledním srpnovým pátkem, což znamená i konec našeho seriálu. Na tomto místě bych chtěl poděkovat všem čtenářům, kteří náš seriál sledovali, hodnotili hvězdičkami a komentovali. Vloni jsme Vám slibovali, že TOP 5 pouze přerušíme, aby se mohl na začátku příštích (z aktuálního pohledu tedy letošních) prázdnin opět rozběhnout. Dnes necháváme tuhle otázku otevřenou. Dejte nám v komentářích vědět, jak byste to viděli na příští letní prázdniny? Chtěli byste, aby seriál pokračoval, nebo byste ocenili nějaký jiný letní seriál, nebo si myslíte, že letní seriály jsou zbytečnost a články by měly i v červenci a srpnu vycházet tak jako po zbytek roku?
Zdroje informací:
Kniha Ignition (An Informal History of Liquid Rocket Propellants) – John D. Clark
http://www.toxipedia.org/
https://en.wikipedia.org/
http://www.aerospaceweb.org/
https://en.wikipedia.org/
http://blogs.sciencemag.org/
https://en.wikipedia.org/
http://www.visiontimes.com/
http://www.todayifoundout.com/
http://web.archive.org/
Zdroje obrázků:
https://assets.entrepreneur.com/content/3×2/1300/3-toxic-employees-need-fire.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Hydrazine-2D.png
http://sci.esa.int/science-e-media/img/80/Planck-fuelling_027.jpg
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2a/Hypergolic_Fuel_for_MESSENGER.jpg
http://www.spacesafetymagazine.com/…/Remains-of-R-16.jpg?resize=550%2C350
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/2e/Dimethyl-mercury-3D-vdW.png
https://iaomt.org/TestFoundation/images/image56.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5f/Dioxygen-difluoride-3D-vdW.png
http://i.imgur.com/2kg8m0g.png
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c7/Chlorine-trifluoride-3D-vdW.png
http://www.todayifoundout.com/wp-content/uploads/2015/06/burning-drink.png
Tak tenhle článek je absolutní skvost!
Mimochodem perfektně vypichuje jak těžký kyslík vlastně je. V každé molekule vody tvoří kyslík 90 procent hmotnosti. A když tedy startoval raketoplán, v jehož motorech se spaloval vodík s kyslíkem, tvořil 90 procent hmotnosti spalovacích látek pro kapalinové motory kyslík a jen 10 procent vlastní palivo, tedy vodík. Pak je hned jasnější, proč se tak usilovně pracuje na vojenských scramjetech, tedy „raketách“ létajících v atmosféře rychlostí až 6 machů, které si nesou jen to palivo, ale okysličovadlo, tedy přímo kyslík berou z atmosféry. Ta úspora hmotnosti na pohonných látkách je obrovská.
Ve skutečnosti to bylo „jen“ 86%. 😉 Směšovací poměr pro kyslík a vodík typicky bývá mezi 5,5:1 a 6,5:1. 9:1 by pak bylo už asi nebezpečné pro motory (vysoká teplota a oxidující spaliny/přebytek kyslíku).
Poměr je jiný hlavně ke zvýšení specifickému impulsu. Ve vzorci pro jeho výpočet je ve jmenovateli molekulová hmotnost látky. Tedy spaliny bohatší na vodík dávají vyšš impuls než ekvimolární směs.
Pak bych jen přípomenul, že látka FOOF je v českém názvosloví (jedno z nejdokonalejších na světě) difluorid dikyslíku a ClF3 je florid chloritý.
Díky, je pravda, že bych mohl české názvy doplnit. Původně jsme tam dal anglické hlavně proto, že se o těchto látkách v českém prostředí téměř nepíše a zájemci by spíše potřebovali názvy anglické.
Isp je samozřejmě další důvod, proč použít víc vodíku. Problém je ovšem v tom, že je to kompenzováno velkými objemy potřebných nádrží, takže si ani nejsem jist, jestli by nebylo efektivnější použít stechiometrický poměr, kdykoli je to možné (pro současná relativně nízká delta V). Bohužel by to mělo znamenat o několik set stupňů vyšší teploty, což je docela problém pro existující motory.
Příklad: Jedna tuna hydroloxu ve stechiometrickém poměru 8:1 má objem 2,35 m³, tedy hustotu asi 425 kg/m³. Jedna tuna hydroloxu v poměru 5.5:1 (RL-10) má objem asi 2,92 m³, tedy o 24% vyšší, a hustotu asi 343 kg/m³, tedy asi o 19% nižší. Isp poklesne u hypotetického („teplotně více odolného“) RL-10 z asi 450 s/4412 kNs/kg na 431 s/4230 kNs/kg. To se sice zdá horší, ale Centaur by pak místo 20830 kg palivové směsi pojal 25800 kg, tedy asi o 4970 kg více. Mně vychází, že tam ani není bod zlomu. Kupř. pro náklad o hmotnosti pěti tun má současný Centaur delta V 5980 m/s, stechiometrický by tentýž náklad urychlil o 6417 m/s, tedy s rezervou 437 m/s. Nebo vzato z druhé strany, na rychlost 5980 m/s by stechiometrický Centaur urychlil asi šest tun, tedy o tunu více (o 20% větší náklad).
To mě nakonec dovedlo k myšlence, že optimálním pohonem v oblasti od Země k Jupiteru, alespoň mimo povrchy planet, by byla stechiometrická směs vodíku a kyslíku, a pulzně detonační motory, kterým by vysoká teplota detonací nemusela vadit (nemají dolní limit na tah, takže prostě můžou snížit tepelný tok vhodným řízením tahu). Je to dokonce lepší než všechny ty bludné představy o jaderném pohonu typu NERVA, který vyžaduje nejen mnohem větší nádrže pro stejný efekt, ale i těžší a dražší motor, a ještě zahazuje veškerý kyslík, který jako pracovní látka zlepšuje účinnost v rozumném rozsahu delta V. Stechiometrický PDR pohon by nezahodil žádnou hmotu vytěženou na „vodnatých“ asteroidech.
Kapalným pohonem k Jupiteru??
A co třeba plazma?
Nové principy raketových motorů se samozřejmě vyvíjejí, ale bude to nějakou chvíli trvat. Určitě doporučuju tento článek: https://kosmonautix.cz/2017/07/top5-kandidati-na-mezihvezdne-pohony/
„Poměr je jiný hlavně ke zvýšení specifickému impulsu. Ve vzorci pro jeho výpočet je ve jmenovateli molekulová hmotnost látky. Tedy spaliny bohatší na vodík dávají vyšš impuls než ekvimolární směs.“
Jinak tohle je kvantitativně do poměrně velké části omyl, třebaže oblíbený – předpokládáte tam totiž, že se nijak nemění jiné parametry vstupující do vzorce, ale to není pravda. Nespálením větší části vodíku se zase snižuje uvolněná energie, tedy i teplota a tlak v komoře, což působí proti tomuto efektu.
Něco na tom asi bude. Napadlo mě, že pokud molekulová hmotnost v Isp hraje roli, tak by to mělo být patrné na režimu motorů na petrolej. Protože v režimu bohatém na palivo by vznikal CO, který produkuje méně energie a má nižší molekulovou hmotnost než CO2 (28 vs 44). Pokud tedy na palivo bohatá směs, tak molekulová hmotnost asi smysl má a pokud je stechiometrická, tak asi ne.
U hydroloxových motorů je velkým problémem i kapalný vodík. Především proto, že má i jako podchlazená kapalina velmi nízkou hustotu (čtrnáctkrát nižší než voda). V ET raketoplánu tvořil sice jen 14% hmotnosti náplně, ale 73% objemu. Kvůli tomu je potřeba obrovská nádrž a také silná čerpadla, která zvládnou tak velký objem přepravit k motorům.
naprosty skvost
Díky moc!
„O hydrazinu se v nadsázce říká, že má kromě radioaktivity všechny špatné vlastnosti, které může kapalina mít.“
Tohle je jediné tvrzení, které mě v článku zarazilo. Skutečně by nešlo hydrazin syntetizovat z tritia? 😀
To je pravda, to by potom původní tvrzení ztratilo význam. 🙂
Díky za velmi zajímavý článek. I odkaz na „vtípek“ o dihydrogen monoxidu mne potěšil, tohle jsem neznal.
Pokud jde o otázku na konci článku: Osobně vítám každý článek, který zde vyjde (bez ohledu na rozsah, mám rád články dlouhé i krátké, nebo třeba i ty „fotografické“).
Pokud jde o formátování do podoby seriálů: to je nepochybně skvělé, z mého pohledu ale ne tak důležité. Spíš oceňuji informační kvalitu článků i jejich poutavou stylistiku. Přinejmenším z toho prvního hlediska podle mně nemá Kosmonautix v našem mediálním prostoru konkurenci.
Jinými slovy: pište, co se do nás vejde.
Kdybych se mohl vyjádřit k tematice nebo dát námět na případné další seriály, vždycky vítám mj. informace z oblasti základního výzkumu, tedy vesmírné astronomie, meziplanetárních sond, atd.
Každopádně díky, každý nový seriál bude vítaný, stejně jako pokračování seriálu dosavadního.
Díky za názor, velmi nás těší, že se Vám u nás líbí.
Moc pěkné, tyto články jsou skvosty, jednak náplní a i velmi dobrým literárním podáním moc díky.
Díky za pochvalu. Nejedná se o formát, který se píše snadno, o to více si pak cením kladných reakcí od čtenářů.
Díky za článek,měl bych otázku k pojmu „asymetrický“ dimetylhydrazin,hodně se používá,mohl bys to,prosím,nějak upřesnit?Jinak pokud jde o seriál a ev.pokračování ano či ne,tak jak píše Tomáš Vodička,per to do nás,co to jde!Rád si přečtu cokoli,protože jde vždy o kvalitní informace a o to nám zde jde!Přál bych si,aby ty krátké články byly delší,a ty delší ještě delší!!
Dimetylhydrazin, jak už název napovídá, je hydrazin se dvěma vodíky nahrazenými metylovou skupinou CH3-
Asymetrický dimetylhydrazin má obě CH3 skupiny na jednom dusíku, ten „symetrický“ má na každém dusíku po jedné, pokud si to tedy dobře pamatuju… 🙂
Jasně,děkuju.Teď je mě to jasný jak facka!
TPH také nejsou žádná pohoda – spaluje se tam m.j. i práškový hliník.
Tak práškový hliník oxiduje s uvolněným kyslíkem na jemný oxid hlinitý, což vytváří ty pěkné stopy spalin. To by kvůli jemnosti částic nebyl asi dobrý nápad dýchat, ale zase to není v zásadě toxická látka, přeci jen je tahle sloučenina všude kolem nás. Spláchne to déšť a je to.
Také děkuji za 5* článek.
První otázka.
Technici se proto snaží hledat jiné cesty – pátrají po sloučeninách, které obsahují pokud možno co nejvíce kyslíku a přitom nebyla zbytečně příliš těžká.
Mám plnou nádrž molekul kyslíku. Co vyřeším tím, že ke každé molekule přidám dva atomy fluoru a dostanu nádrž FOOF? Však přidáním fluoru hmotnost zvýším…
K odpovědi na otázku z článku. Prázdninový seriál se mi líbí a budu rád, pokud bude i za rok. Samozřejmě pokud seriál nebude a bude něco jiného, taky budu rád 🙂 Po třech letech by se mohla některá témata i opakovat a těžit ze srovnání.
Ke komentáři pana Vodičky: mně osobně tady základní výzkum nechybí. Pokud bych se měl rozhodnout, jestli budu astronom (studovat nejdivočejší děje ve vesmíru, nicméně ze židle na Zemi) nebo astronaut (studovat kopulaci žab, nicméně na oběžné dráze Země) tak odmítnu obojí a radši jim budu stavět ty rakety 🙂
Flour je ještě lepší oxidační činidlo než kyslík (trochu paradoxně, když je oxidace po kyslíku nazvaná, ale je to tak a není to o málo). Podobně Chlór v ClF3 je jen o trochu horší než kyslík. Navíc čistý kyslík je nutné zkapalnit a držet podchlazený, což by u FOOF až tak nutné nebylo. Ale i tak je to hrozně nestabilní látka (nehledě na to, co je to za sajrajt a jaké sajrajty to při spalování produkuje), takže pochybuji, že ji někdo jako okysličovadlo v raketách použije. I mnozí experimentální chemici s ní raději nechtějí mít nic společného.
Takže když to řeknu úplně hloupě (chemie nikdy nebyla moje), palivo se chce zbavit elektronů a oxidační činidlo je chce přijmout. Čím silnější oxidační činidlo, tím víc elektronů přijme na jednotku hmotnosti. Chápu to správně?
Přesně tak – oxidační činidla jsou látky, které v oxidačně-redukčních (redoxních) reakcích přijímají elektrony.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Oxida%C4%8Dn%C3%AD_%C4%8Dinidlo
Wikipedii jsem četl, ale není tam vysvětlené právě proč je nějaké činidlo silnější a jiné slabší. Docela nic moc článek 🙂
čím větší má prvek, nebo funkční skupina elektronegativitu, tím raději přijímá elektrony. Kyslík jí má slušnou, ale ten fluor ještě vyšší – když tyto dva prvky encháte reagovat, neoxidujete fluor, ale fluorizujete kyslík. Na české wiki je k heslu elektronegativita/elektropozitivita také spíš takový pahýlek 🙂
Čistý fluor je sice oxidační činidlo, ale v těchto sloučeninách je obsažen ve formě fluoridů, tak že se již více redukovat nemůže, ale zase kyslík nebo chlor je v těchto sloučenichách oxidačním stavu +I, tedy je schopen zoxidovat více materiálu než elementární kyslík.
Díky!
Skvelý článok. Som jednoznačne za pokračovanie v doterajšom formáte. Súčasne dávam link na výstavu Cosmos Discovery v Bratislave od 12.9.2016 – http://www.cosmosdiscovery.sk
Díky za info, o výstavě víme a určitě o ní vydáme i nějaký článek. 😉
Oproti tym poslednym trom hydrazin fakt vyzera neskodne. Dokonca este ani take NRX potom nevyzera ako velmi hlupy napad.
A co sa tyka serialu. Podla mna ma za sebou dve uspesne sezony a vy dokazujete, ze informacne dokazete prekvapit. Pokial sa budete citit na dalsiu sezonu, preco to menit?
Top 05 je fajn, ale napadá mne, že byste spíše mohl přes prázdniny dohánět Vesmírné dotazy :). Každopádně díky za Vaši práci, ať už je jakákoli. Když si vezmu, že portál Kosmonautix.cz není obložený ze všech stran blikajícími reklamami, tak všechna čest. Dobře se tady čte, když na člověka nic kolem natlačí, neruší.
S VD je problém, že na blogu vychází dva články denně a VD jsou jen bonus navíc. Ale díky za projevení zájmu, chápu to.
Červená dýmavá kyselina dusičná nebo kyselina dusičná se využívala i u kosmických raket a to raket rodiny Kosmos, kde byla využita ve spojení s asymetrickým dimetylhydrazinem (u variant odvozených z R-14) nebo kerosenem (u variant odvozených z R-14).
Aha, díky za info, doplním to do článku.
škoda že končí tak příští prázdniny musí pokračovat 🙂
Také děkuji za článek. Chci se zeptat trochu „mimo mísu“. Neviděl jste někdo kapalný kyslík? Je pravda, že je modrý?
Osobně jsem ho neviděl, ale je skutečně mírně namodralý. Je to vidět například zde – http://1.bp.blogspot.com/-MEA9Aido9xs/Tc7TSLlZPlI/AAAAAAAAB9Y/gswKJwYagGg/s640/Liquid_Oxygen.gif
Díky. Slyšel jsem to v hospodské debatě o modré atmosféře Země. Barva atmosféry je však způsobena Rayleighovým rozptylem a asi s barvou kapalného kyslíku nesouvisí.
Viděl jsem 🙂
V IQ centru v Liberci při předváděcí akci.
Je opravdu namodralý.
q.
Díky. Už jste dva, to už jsem si téměř jistý. 🙂
K hypergolickým pohonným látkám na bázi hydrazinu dlužno dodat, že se používají/používaly v RCS na pilotovaných lodích (např. Gemini, Apollo) a v případě Apolla byly použity pro hlavní motor LM Ascent stage a to z důvodů, že si konstruktéři chtěli být absolutně jistí, že se podaří tento motor zapálit.
U Apolla byl použit nejen v odletovém modulu, ale také v přistávacím a i u servisního modulu samotné lodi Apollo.
Přesně, byl všude.
Navíc to nebylo proto, že si chtěli být jistí, že nastartuje, ale hlavně proto, že palivo a hlavně okysličovadlo muselo vydržet několik dní bez chlazení a pro to dodnes nemáme o moc lepší řešení než ta na bázi hydrazinu. Používá ho i (Crew) Dragon jak pro manévrovací motorky tak pro přistávací/únikové motory. Dokonce i manévrovací motory ISS jsou na tom stejně.
Měl bych, prosím, jednu otázku. Vlastně vůbec nechápu, jak funguje to jednosložkové palivo, tedy hydrazin co se „spaluje“ na katalyzátoru – platinové mřížce. Vždycky jsem měl za to, že abych získal energii, musím nějaké atomy spojit. Tedy typicky okysličovadlo tedy kyslík, či fluor s nějakou jinou molekulou. Spojením vznikne nová molekula a uvolní se energie.
Jak to, že se ale uvolní energie jen z toho platinou „aktivovaného“ hydrazinu? Co vlastně vznikne po reakci?
Pomohu si přirovnáním – výbušniny jsou látky s relativně složitou molekulou, které se umí rozložit na látky jednodušší. Při tomto rozkladu se uvolňuje velké množství energie a vznikají jednodušší látky – velmi často pak dvouatonmové molekuly dusíku, jejichž vzájemná vazba je nejsilnější, jakou v přírodě známe. A teď zpátky k hydrazinu. Jeho rozkladem vznikají také dusíkové molekuly a vodík. Naopak pokud bychom chtěli hydrazin vyrobit z vodíku a dusíku, museli bychom ty jejich silné vazby rozdělit a energii do systému dodat.
Tak to je ono, takže i tady vznikají nové molekuly – ty dvouatomové molekuly plynů.
Děkuju za neuvěřitelně rychlou, snadno pochopitelnou, odpověď.
Rádo se stalo. 😉
Přesně jak napsal Dušan Majer, jsou reakce exotermní a endotermní, ty první uvolňují energii, těm druhým musíte energii dodat. Je to něco jako s jadernou syntézou, slučováním vodíku na helium uvolňujete energii. Ale od železa v periodické tabulce výše musíte pro syntézu energii dodávat. A naopak získáváte energii štěpením. Taky proto je dobré při zápisu reakce nepsat jen co do reakce vstupuje a co z ní vystupuje, ale zapsat I množství energie, přecijen neplatí zákon zachování hmotnosti, ale energie. Vždyť už jen při obyčejném hašení vápna dochází k silnému zahřátí nádoby. V práci to demonstruju lidem tím, že ukazuju jak je problémová věc voda. Přidáním vody do CaH (látka pro měření vlhkosti) během pár vteřin roztavíte kelímek od kafe. Není to tedy tak, že při slučování získáváte energii a při rozkladu nutno dodat. Každá chemická reakce má na některou stranu posunutou rovnováhu. A tuto rovnováhu ovlivňuje třebas tlak, teplota, katalyzátory, odčerpávání některého produktu atd.
Zase super článok, ďakujem. Len mám takú malú poznámku k hydrazinu, v článku to spomenuté nebolo. On je totiž, napriek všetkým svojim zlým vlastnostiam, skoro najekologickejším palivom, pretože splodinami jeho horenia sú dusík a voda. V tomto mu môže konkurovať vlastne len vodíkovo-kyslíkový pohon. Prakticky všetky ostatné palivá sú dosť veľkou ekologickou záťažou.
To máte pravdu, to je opravdu jeho asi jediná výhoda. 🙂
Krásný článek .
Díky moc za pochvalu.
Moc hezký článek.
Díky moc, těší mne, že se Vám líbil.
Výborný článok!
Díky moc! 😉
Díky moc za super článek, jeden z nej. Pochvala autorovi. Co je však ještě více příjemnější je věcná diskuze, kde se dozvíte také mnoho informací. Díky patří tedy i místnímu osazenstvu.
Díky za pochvalu a k palci nahoru pro čtenáře se mohu jen připojit.
Nemá tam být spíše fluorid chloritý? Místo „florid“. Jinak v životě jsem o tom neslyšel a musím uznat, že je to teda fakt po chemické stránce chuťovka.
Ano, je to fluorid, podívám se do článku, zda tam náhodou někde není překlep 🙂
TOP 5 je má oblíbená série, a tento článek perfektní tečkou za ní. Když jsem začínal číst Kosmonautix jako úplný „začátečník“, TOP 5 jsem doslova hltal a byl jsem nadšený, jak je obsahově našlapaný. Postupem času, jak se člověk dostává do obrazu, zjistí, že spoustu věcí už zná. TOP 5 pro mě získává novou kvalitu tím, jak dokáže problematiku shrnout a přidat spoustu zajímavých detailů, které se jinak těžko hledají. A k tomu všemu kvalitní a kultivovaná diskuse. Prostě super. Těším se na další:-)
Velice mne těší, že se Vám náš seriál líbí. Snažíme se, ale články byly zajímavé jak pro ty, kteří sem přijdou jen jednou a jiné informace nemají, tak i pro ty,kteří jsou zde pravidelnými hosty. Těší mne, že se nám to daří. 🙂
Co se dá dělat, chemické motory již dosáhly svého maxima (určitě vylepšení o pár % je ještě možné), lze zlevnit vynášení nákladů a možná i posádek, zpětným přistáním prvního stupně rakety, ale tím to končí. Rád bych se jako skeptik dožil třeba fúzního pohonu, tedy schopného startovat z povrchu (nesmí být pro chod vyžadovány nízké teploty nebo vakuum), ale, velké ale. Motor nemusí mít kladnou bilanci jako elektrárna (daleká cesta do ostrého provozu), ovšem zatím není ani teorie, natož technické řešení. Napájení takových motorů (MW, každý) v nedohlednu. Žádný mobilní reaktor a už vůbec ne do přijatelné hmotnosti, bezpečnosti, schopný se ve vakuu uchladit nemáme, netestujeme – mrtvo. Asi nebudu mít štěstí, protože lidé stovky let nežijí.
Neostáva mi než opäť s vami súhlasiť(ako aj v diskusii pod iným článkom).
Kedže si myslím že sa v energetike dobre orientujete aký je váš časový odhad na dobu keď budeme vedieť riadiť termojadrovú reakciu? A nemyslím tým funkčnú elektráreň ale len čisto fyzikálny proces…
Od padesátých let minulého století se předpokládá, že za nějakých třicet let bude řízená fúze lehkých jader zvládnuta. A tak tomu bude i v celém tomto tisíciletí. 🙂
To je těžké, jako finančně zatím neschůdný se jeví množivý reaktor s thorium-uranovým cyklem. Má vysoké nároky na chlazení (tekutý sodík), nouzové odstavení znamená výměnu aktivní zóny reaktoru (prakticky konec bloku), efektivita. Pokud se přesunou tyto prostředky do prototypů jako ITER, NIF (laserem vyvolaná imploze pelety s palivem, zde již zaznamenána kladná bilance, tedy více energie vyrobeno, než vloženo do reakce), pelety je možné stlačovat i magneticky (SNL), naděje v nejbližších 100 letech asi je. Takový způsob je myslitelný i pro raketový motor (nemá výkon na start z povrchu), The Fusion Driven Rocket, animaci je možné vidět zde:
https://www.youtube.com/watch?v=tHSOmOu61b0
pro představu o co asi jde:
http://www.msnwllc.com/Papers/NIAC_PhaseII_FDR.pdf
Opět, vše zatím v teoretické rovině, určitě nějaké testy proveditelnosti v laboratoři, na orbitě pochopitelně nic, tam se zatím nedostal ani VASIMR demonstrátor (o malém výkonu, pro zvyšování orbity ISS). Asi budu muset souhlasit s odborníky, kteří vidí udržitelnou fúzi (tokamak či imploze) za nějakých 25 – 30 let u prototypů, kdy se stále ještě budou řešit problémy se stabilitou, opotřebením hlavních částí a jistě mnoho dalších. První komerční elektrárnu bych dříve, než za nějakých 40 – 60 let nečekal.
Ďakujem za odpoveď.
Pre mňa je novinka, že sa už dosiahla kladná bilancia. Myslel som si že sa dosiahlo úrovne cca 0,9.
Uvidíme čo dokáže ITER v Cadarashi vo Francúzsku keď bude dokončený…
To dosažení kladné bilance proběhlo za docela malého zájmu infomédií. Považoval jsem to za něco převratného, ale prakticky jsem od té doby žádné další informace k pokusu s ozařovanými peletami nezaznamenal.
Skvelý článok, zaujímavo napísaný, som ani netušil, že o takom svinstvu, akým dimetylortuť jednoznačne je, sa uvažovalo ako o raketovom palivu. A ten fluorid chloritý…čo asi može vzniknúť, keď sa zlúči žltozelený, smradľavý a jedovatý plyn so zelenožltým, smradľavým a ešte jedovatejším plynom? Že to zapáli aj betón, kameň, tehlu, no nemám slov.
To ten hydrazín proti týmto dvom fakt vyzerá pomaly ako hračka.
Díky za pochvalu. Velmi mne těší, že se Vám náš článek líbil. Je to úžasné téma, které jsem si při psaní opravdu užil. Mám radost, že článek sklízí u čtenářů úspěch.