Топливо — пища двигателей, и из года в год эта «пища» становилась «питательнее».

Что же такое «питательность» топлива?

Количество килокалорий тепла, получаемое при полном сгорании одного килограмма горючего, и является основной величиной, характеризующей скрытый в нем запас энергии и называющейся теплотворной способностью, или калорийностью топлива.

Дрова, например, имеют теплотворную способность около 3000, а каменный уголь — 7000 килокалорий на килограмм. Поэтому паровоз, работающий на каменном угле, совершит полезной работы в 2,3 раза больше, чем если бы в его топке сгорело равное по весу количество дров.

Двигатели внутреннего сгорания потребовали еще более калорийного топлива. Химики получили из нефти бензин с теплотворной способностью около 11.000 килокалорий на килограмм топлива.

Появление двигателей внутреннего сгорания особого рода — ракетных двигателей — выдвинуло проблему топлива на одно из главных мест.

Еще К. Э. Циолковским была предложена ракета, работающая на жидком водороде или керосине. Однако водород и керосин в данном случае составляли только половину горючего. Заправив автомобиль бензином, вы не заботитесь о том, что для работы двигателя нужен еще и окислитель — кислород воздуха. Ведь автомобили не ездят в безвоздушном пространстве. Другое дело — ракета. Покидая земную атмосферу, она расстается и с кислородом, необходимым для горения. Поэтому Циолковским был введен второй компонент ракетного топлива — окислитель, в качестве которого был выбран жидкий кислород.

Ученик Циолковского, советский инженер Цандер решил использовать в качестве горючего... металлы: алюминий или магний. Оказалось, что, сгорая в кислороде, алюминий и магний выделяют очень большое количество тепла, превосходя в этом отношении многие жидкие горючие. Причем, при полете такой ракеты металлические части ракеты могли бы быть пущены «на дрова», могли бы постепенно сжигаться в виде дополнительного горючего.

Летающие в настоящее время ракеты многим обязаны и пороху, и керосину, и жидкому кислороду, и металлам. Сейчас можно разделить ракеты на два главных вида — ракеты, работающие на твердом топливе, и ракеты, баки которых заправлены жидким горючим.

Твердое топливо, представляющее в большинстве случаев смеси порохов, имеет существенный недостаток: горение его очень трудно поддается регулированию. Но у твердого топлива есть и большое преимущество: простота устройства самой ракеты. Ей не требуется ни баков, ни насосов, ни сложных жидкостных коммуникаций.

Твердые топлива имеют еще одно большое достоинство: значительный удельный вес. Чем дальше летит ракета, тем больше должна она брать с собой горючего. Топливные баки занимают основную часть объема ракеты и в значительной степени предопределяют всю ее форму. Поэтому конструкторы требуют от химиков, чтобы топливо занимало как можно меньшую «жилплощадь», иными словаря, имело бы большой удельный вес при возможно большей калорийности. Их лозунг: «Мал золотник, да дорог».

Поэтому именно водород, который, соединяясь с кислородом, выделяет большое количество тепла, не нашел широкого применения. Ведь даже в жидком состоянии его удельный вес ничтожен. Баки ракеты, заполненные жидким водородом, будут примерно в десять раз превышать по объему баки с керосином при равном их весе.

Вторая часть ракетного топлива — окислитель. Большое распространение получили такие окислители, как азотная кислота, хлорная кислота, тетранитрометан, перекись водорода и другие. Все они имеют в своем составе кислород. Например, азотная кислота содержит 76 процентов кислорода, остальные 24 процента веса ракета вынуждена брать с собой в виде балласта. С этой точки зрения, конечно, выгоднее окислитель без балласта — жидкий кислород. Но есть и еще более сильный окислитель — озон, обладающий в 1,5 раза большим удельным весом, чем кислород.

Расчеты химиков в ряде стран показали, что ракетная техника не может рассчитывать на дальнейшие значительные успехи в своем развитии без новых, еще более «питательных» теплив. Снова и снова начали они «перетряхивать» периодическую систему Менделеева.

Кобальт, бериллий, бор и различные его производные — чего только не перепробовано в качестве нового горючего, испытывались и новые сильнейшие окислители: соединение фтора с кислородом, чистый фтор.

Самое слово «топливо» становилось все более символическим. Это уже не просто вещество, способное гореть. Появились новые, необычные источники тепловой энергии — горючие без... горения.

Оказалось, что один килограмм водорода, состоящего из отдельных атомов — так называемого атомарного водорода, — при объединений этих атомов в обычные молекулы выделяет такое количество тепла, которое способно вскипятить полтонны воды. Правда, несмотря на заманчивую перспективу, такой атомарный водород очень неустойчив, и получить его в больших количествах еще не удалось. Аналогичным образом ведет себя и атомарный кислород. По сообщению одного зарубежного журнала, сейчас проектируется летательный аппарат, способный летать в верхних слоях атмосферы со скоростью, в два раза превышающей скорость звука. Лучи солнца, по мнению авторов проекта, должны разбить молекулы кислорода на атомы. Эти атомы, вновь объединяясь в молекулы внутри такого аппарата, должны высвободить в виде тепла энергию, затраченную на их образование.

Новые химические ракетные топлива, по мнению некоторых ученых, займут промежуточную ступень на пути к использованию для полетов ракет ядерного горючего.

П. ПЕТУНИН,
инженер-химик