Появление экологически безопасных взрывчатых веществ оказалось возможным благодаря работам немецких ученых по решению проблемы адсорбции воды в одном многообещающем соединении. Присутствие влаги буквально превращает данное соединение во влажный запал для ракет.
"Заверения военных о том, что они обеспокоены здоровьем и безопасностью, могут показаться странными, – говорит Klapotke. – Но ведь 99,9% всех запусков ракет и взрывов в ходе учений проходят на собственной территории, и во всем этом вынужден принимать участие военный персонал".
Стандартные взрывчатые вещества и ракетное топливо содержат значительное количество металлов и галогенов, которые могут быть опасными как до, так и после возгорания. Даже обычные пистолеты, которые применяют большинство полицейских, могут стать источником газов с содержанием свинцовых соединений, поскольку для инициации взрыва капсюля применяется азид свинца.
Thomas Klapotke заявил журналу New Scientist, что он не считает новые взрывчатые вещества полностью экологически безопасными, но они вполне приемлемы с экологической точки зрения. Взрывчатые вещества, содержащие в своем составе азот, углерод, водород и кислород, при взрыве могут образовывать только азот, воду и метан, проще говоря, «горячий воздух».
Взрыв вызывает дождь
Klapotke уже долгое время работает с соединением азида гидразина (N5H5), однако получаемое в процессе синтеза соединение очень гигроскопично. А вода и водяные пары ухудшают взрывчатые свойства соединения.
Однако Klapotke обнаружил, что при проведении процесса кристаллизации азида гидразина из обезвоженной формы, оно перестает быть гигроскопичным. Данная работа была опубликована совсем недавно в журнале Propulsion, Explosives and Pyrotechnics.
Азид гидразина является многообещающим соединением, поскольку продуктами его распада при взрыве оказывается азот и кислород в газообразной форме. Небольшая молярная масса газов означает высокую скорость волны детонации, а также значительное выделение энергии при сгорании водорода с образованием воды.
Большой взрыв
Новое поколение взрывчатых веществ должно не только не наносить вред природе, но и обладать большей мощностью. Kaptoke обнаружил, что диазилтетроазелат, в котором содержится по массовой доле 90% азота, обладает более мощными взрывчатыми свойствами (на 25%), чем известное соединение HMX.
Целый ряд групп в странах, входящих в состав НАТО, проводят исследования в этой области, однако они применяют совсем другие подходы. Немецкие ученые изучают соединения, которые способны хранить энергию химический связей в соединения типа азот-азот. При детонации атомы вещества образуют высокостабильные тройки связей азот-азот, высвобождая энергию.
Американские ученые применяют другой подход. Они в основном занимаются изучением материалов, в которых энергия концентрируется в виде напряжения молекул, состоящих из закрученных цепочек или колец атомов.
Остается еще одна главная проблема – цена соединений. В настоящее время «экологически безопасные» взрывчатые вещества в 100 раз дороже, чем обычных. Klapotke полагает, что, в лучшем случае, новые соединения будут в два-три раза дороже обычных. Однако, как он сказал, военные серьезно нацелены на дальнейшие исследования в области безвредных для природы взрывчатых веществ.
«Если в вашем новом взрывчатом соединении содержатся металлы и галогены, то даже и не стоит притрагиваться к чертежной доске», – говорит ученый.
Летя в космос, на загрязняйте Землю
Помимо чисто военных целей новый класс веществ может найти применение и в относительно мирной области – как топливо для ракет.
Сегодняшее твердое топливо для ракет представляет собой сложную смесь хлора, ряда металлов и других веществ, также не способствующих оздоровлению атмосферы. При сгорании такого топлива в больших количествах образуется соляная кислота, оксиды алюминия и других металлов и так далее. Результат выброса в атмосферу вредных веществ –кислотные дожди и разрушение озонового слоя.
Достоинства предложенного немецкими учеными вещества, вполне пригодного для использования в качестве ракетного топлива, очевидны: и по мощности (что позволит уменьшить объемы выбросов), и по экологической чистоте. Впрочем, и тут во всей остроте стоит вопрос стоимости топлива.
