Pirmieji žingsniai link ateities kosminių laivų (video)

Nors tai ne tikras variklis, o tik jo prototipas, tačiau mokslininkai tikisi, jog jis taps pirmuoju dideliu žingsniu link naujos kartos reaktyvinių variklių, naudojamų kosminiuose tyrimų erdvėlaiviuose ir zonduose. Didelės viltys susijusios su metano paplitimu. Jeigu užpildyti kuro bakus tradiciniu kietu kuru arba vandenilio ir deguonies mišiniu galima tik Žemėje arba artimojoje jos orbitoje, tai metano atsargos paplitusios visoje Saulės sistemoje. Metaną galima aptikti Marse, Jupiteryje, Titane, kitose planetose ir netgi jų palydovuose. O tai savu ruožtu reiškia, jog laivas gali su savimi neštis tik tas kuro atsargas, kurios reikalingos skrydžiui į priekį – grįžimui į Žemę kuro bus galima pasipildyti bet kurioje tiriamoje planetoje.

Automobilistams metanas yra gerai žinomos dujos – dažnas taupantis lietuvis pas save turi susidėjęs dujų įrangą. Tačiau reaktyviniuose varikliuose iki šiol jo pritaikyti niekaip nesisekdavo. Projektui įgyvendinti savo pajėgas subūrė NASA, Alliant Techsystems ir XCOR Aerospace specialistai.

Kuo gi ypatingas metanas? Ogi praktiškai niekuo. Tai pats paprasčiausias alkanų atstovas, kurio molekulės formulė: CH4. Pagrindinė gamtinių dujų sudedamoji dalis yra metanas. Degant vienai molekulei metano susidaro viena molekulė CO2 (anglies dioksido) ir dvi molekulės H2O (vandens):

CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O.

Žemės plutoje irgi slepiasi dideli metano kiekiai. Taip pat nemaža metano dalis susidaro pūvant be oro augalų ir gyvūnų liekanoms. Žodžiu tai pačios paprasčiausios ir labai dažnai sutinkamos dujos, kurios tiek Žemėje, tiek ir kosmose yra labai paranki skysto kuro alternatyva.

Taigi, natūralu jog metano panaudojimo perspektyvos kosminiuose laivuose yra pakankamai viliojančios. Tuo labiau, jog yra ir kitų jo teigiamų savybių. Sakykim skystą deguonį, naudojamą dabartinių kosminių laivų varikliuose, reikia saugoti atšaldytą iki -252,9 laipsnių Celsijaus, tuo tarpu metanui užtektų temperatūra palaikyti ties -161,6 laipsnių Celsijaus. Išvertus į inžinerinę kalbą, tai reikštu didelius kuro bakų konstrukcijos supaprastinimus ir masės mažinimą. Be to, skystoje būsenoje metanas užima mažiau vietos nei deguonis – galimybė sumažinti cisternų tūrius.

Bet esminis metano privalumas – galimybė gauti visoje Saulės sistemoje, tame tarpe ir taip visus dominančiame Marse. Net ir neaptikus jame pakankamo kiekio metano, jį galima sintezuoti nesudėtinga chemine reakcija jungiant anglies dvideginį su deguonimi, o reakcija palaikoma nikelio katalizatoriumi. Nikelio katalizatorių galima transportuoti su kosminiu laivu, o reikalingo anglies dioksido nesunku gauti iš Marso atmosferos; deguonį išgauti galima iš sušalusio ledo.

Artėjant prie Saulės sistemos ribos, metaną surasti dar lengviau. Pavyzdžiui viename iš Saturno mėnulių Titane metanu tiesiog „lyja kaip iš kibiro“ – metano lietūs pripildo ištisus upelius ir ežerus. Taigi ateities misija galės nuskristi iki Titano, prisipildyti kuro bakus, paimti mėginius ir grįžti į Žemę. To dar nėra pavykę padaryti nei vienam kosminiam laivui, taip toli nuskridusiam nuo Žemės. Metanas Jupiterio, Saturno, Urano, Neptūno planetose randamas atmosferoje. Plutone aptinkamas sušalusiame pavidale – žodžiu kur pažvelgsi, vien kosmoso degalinės.

Tad kyla klausimas, kodėl metanas taip sunkiai skinasi kelia į reaktyvinius variklius? Visai ne dėlto, jog niekas nežinojo šių nuostabių savybių. Anaiptol – bandymai su metanu vykdomi jau labai senai, tačiau tik dabar pasiekti pirmieji teigiami rezultatai. Viena iš pagrindinių problemų – metano užsidegimas. Tradicinis reaktyvinis kuras, sumaišytas su katalizatoriumi užsiliepsnoja labai lengvai, o metanui reikalingas išorinis uždegimas. Tolstant nuo Saulės temperatūra nukrenta iki kelių šimtų laipsnių neigiamos temperatūros ir uždegimo procesas tampa gana sudėtingas. Būtent metano uždegimą dabar ir bando mokslininkai – sprendžiant pagal pasiektus rezultatus tam tikri progreso žingsniai jau jaučiami.

Parengta pagal:

• Methane-powered engine tested by NASA
• Полный газ
• Metanas