أليس (الوقود الدافع)
وقود الصواريخ المصنوع من الألومنيوم والجليد، أو ALICE ، هو وقود صواريخ يتكون من خليط متجمد من مسحوق الألومنيوم النانوي والماء (أي الألومنيوم والجليد ). [ 1 ]
يتمتع الألومنيوم بألفة أقوى للأكسجين من معظم العناصر، ويتجلى ذلك بوضوح في التفاعلات الألومينوثرمية مثل تفاعل الثرميت . يسمح هذا للألومنيوم بالاحتراق مع إطلاق كمية كبيرة من الحرارة في مواد تُعتبر عادةً خاملة، مثل ثاني أكسيد الكربون والماء. مع ذلك، يُعيق احتراق الألومنيوم عادةً وجود طبقة أكسيد متينة تتشكل على سطح جزيئاته، مما يتطلب حرارة عالية للتغلب عليها. إضافةً إلى ذلك، يتكثف أكسيد الألومنيوم من تيار العادم عند درجة حرارة عالية، مما يجعله (وحرارة تكثفه ) غير قادر على المساهمة في التمدد دون وجود غاز آخر يعمل كسائل مساعد. هذا الأمر حصر دور الألومنيوم في مجال الصواريخ في كونه مادة مضافة إلى وقود الصواريخ الصلب ، لزيادة كثافته ودرجة حرارة احتراقه، وتحقيق استقرار الاحتراق.
مع ذلك، فإن طبقة الأكسيد في مسحوق الألومنيوم النانوي أرق وأسهل اختراقًا من تلك الموجودة في الجسيمات الأكبر حجمًا، مما يُسهّل اشتعال الألومنيوم مع جليد الماء واستمرار احتراقه. علاوة على ذلك، عندما يستهلك الألومنيوم الأكسجين، فإنه يُحرر الهيدروجين الذي يعمل كسائل عامل ذي كتلة جزيئية منخفضة لتحويل حرارة الاحتراق (والتكثيف اللاحق) إلى تمدد وقوة دفع. تسمح الكثافة العالية للمزيج بتقليل كتلة الخزانات وزيادة قوة الدفع.
تفاعل الاحتراق الأساسي هو: [ 2 ]
- 2 آل + 3 ح 2 يا → آل 2 أو 3 + 3 ح 2 .
تم اقتراح وقود ALICE كوقود مناسب للإنتاج في الموقع على أجرام الفضاء الخارجي مثل القمر ، حيث يُعد كل من أكسيد الألومنيوم (مصدر للألومنيوم) والماء من الموارد الوفيرة في الكون، بينما تقلل كثافة الوقود العالية من الكتلة الجافة للصاروخ. يُعد الحفاظ على الوقود في حالة تجميد أمرًا بسيطًا نسبيًا على معظم أجرام النظام الشمسي ، في حين أن أنواع الوقود الأخرى عالية الأداء غالبًا ما تستخدم سوائل مبردة قد تُسبب مشاكل في التخزين طويل الأمد. إحدى طرق الإنتاج هي دمج المسحوق مع الجليد باستخدام الخلط الصوتي الرنيني، مما يوفر نتيجة متجانسة ومتسقة. [ 1 ]
انظر أيضاً
مراجع
- ١ ٢ بوربوينت، تيموثي ل.؛ وود، تايلر د.؛ فايل، مارك أ.؛ تسوهاس، جون؛ سون، ستيفن ف. (٢٠١٢). "دراسة جدوى وتجربة عملية لوقود صلب من الألومنيوم والجليد" . المجلة الدولية لهندسة الطيران والفضاء . ٢٠١٢ (١) ٨٧٤٠٧٦. doi : 10.1155/2012/874076 . ISSN 1687-5974 .
تتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح بموجب ترخيص CC BY 4.0 . - ↑ ميلر، تيموثي؛ هير، جون (2004). "دفع الصواريخ الخضراء بتفاعل مساحيق الألومنيوم والمغنيسيوم والماء". المؤتمر والمعرض المشترك الأربعون للدفع التابع لـ AIAA/ASME/SAE/ASEE . doi : 10.2514/6.2004-4037 . ISBN 978-1-62410-037-6.
روابط خارجية
- ريشا، غرانت؛ كونيل، تيرينس؛ يتر، ريتشارد؛ يانغ، فيغور؛ وود، تايلر؛ فايل، مارك؛ بوربوينت، تيموثي؛ سون، ستيفن (2-5 أغسطس 2009). وقود ألومنيوم-آيس (ALICE) لتوليد الهيدروجين والدفع . المؤتمر والمعرض المشترك الخامس والأربعون للدفع التابع للمعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية/الجمعية الأمريكية للمهندسين الميكانيكيين/جمعية مهندسي السيارات/الجمعية الأمريكية لتعليم الهندسة. doi : 10.2514/6.2009-4877 . ISBN 978-1-60086-972-3.
- كالير، ماريا (21 أغسطس/آب 2009). "وكالة ناسا ومكتب أبحاث القوات الجوية يختبران وقودًا صاروخيًا صديقًا للبيئة" . يوريك أليرت! تم الاطلاع عليه في 1 مايو/أيار 2024 .
- كالير، ماريا (20 أغسطس/آب 2009). "مكتب أبحاث القوات الجوية الأمريكية ووكالة ناسا يطلقان أول صاروخ تجريبي يعمل بوقود جليد الألومنيوم الآمن والصديق للبيئة" . wpafb.af.mil . مؤرشف من الأصل في 27 أغسطس/آب 2009.
- موسيمان، أندرو (11 سبتمبر 2009). "كيفية صنع وقود صاروخي (أكثر) صداقة للبيئة" . مجلة Popular Mechanics . مؤرشف من الأصل في 27 سبتمبر 2009.
- بلاند، إريك (3 نوفمبر 2009). "وقود الألومنيوم قد يُشغّل رحلات الفضاء المستقبلية" . ديسكفري نيوز . مؤرشف من الأصل في 15 يونيو 2012.
- فيديو تطويري وتصويري من إنتاج الجامعة ، طلاب من جامعتي بيردو وبنسلفانيا ، أغسطس 2009
- وقود الصواريخ
- دفع المركبات الفضائية
- الوقود الأحادي