Зачем инженеры НАСА носили перед собой мётлы?
Набор инструментов среднестатистического инженера НАСА в 60-х годах прошлого века состоял из отвертки, плоскогубцев, сварочной горелки и... метлы. Не подумайте ничего плохого, высококвалифицированные специалисты ни за кем не прибирали. Названное приспособление, которое скорее уместно в руках дворника, позволяло защититься от утечек водородного топлива и пожара.
В 30-х годах прошлого века были очень популярны пассажирские дирижабли, благодаря которым состоятельные люди путешествовали по миру. Удерживающиеся в воздухе водородом или гелием, они чинно и благородно перелетали с одного континента на другой. Однако 6 мая 1937 года наступил конец этой эры воздухоплавания. В тот день разбился и сгорел дирижабль «Гинденбург», на борту которого находились 97 человек, летевшие в США из немецкого Франкфурта. Трагедия унесла 36 жизней: 13 пассажиров и 23 членов экипажа. Сегодня считается, что пожар начался из-за утечки водорода, который воспламенился от случайной искры.
Крушение дирижабля Гинденбург
Этот случай прекрасно иллюстрирует две основные характеристики водорода, который невероятно опасен, но обладает огромным потенциалом в качестве горючего. Соблазн наполнить им топливные баки велик, но все осознают, какую угрозу это может представлять для оператора того или иного транспортного средства. Атомы водорода очень малы – это самая примитивная частичка материи, существующая в нашей Вселенной. Предотвратить утечки этого вещества трудно. Мельчайшая трещина или изъян в топливном элементе или контейнере позволят его молекулам выбраться наружу. После этого одной-единственной искры будет достаточно, чтобы вызвать катастрофу вроде той, что случилась с «Гинденбургом».
Газообразный водород может самопроизвольно воспламениться даже вследствие слишком высокого давления. Но самое опасное в нем то, что его очень трудно обнаружить. Он не имеет цвета и запаха, и горит почти незаметно. Водородный пожар в хорошо освещенном помещении увидеть практически невозможно, если, конечно, он не воспламенит что-то еще. Последнее, кстати, неизбежно в принципе, так как температура горения водорода составляет около 2180 градусов по Цельсию.
Но преимущества этого вида топлива все же невероятно заманчивы. Оно экологически безвредно, эффективно, и всяко лучше, чем уголь, нефть и природный газ, обеспечивающие теплом и энергией человечество. При его сжигании образуется гораздо меньшее количество содержащих углерод газов, разогревающих планету. Их попадание в атмосферу довольно легко предотвращается. Водород также можно использовать в автономных топливных элементах, где единственным побочным продуктом является вода.
Водородное топливо, несмотря на описанные сложности, все же используется человеком. В частности, им заправляют ракеты-носители, отправляющиеся в космос. В данном деле на счету каждый килограмм, и это горючее дает максимальную отдачу на единицу массы. НАСА в течение многих десятилетий использует жидкий водород. Это значит, что агентство научилось нейтрализовывать угрозы, связанные с его практическим применением. На стартовую площадку топливо перекачивается из резервуаров по трубам многокилометровой длины, что, конечно же, грозит утечками. И именно в этот момент мы вернемся к метлам, упомянутым в самом начале.
В 60-х и 70-х годах, во время работы над программой «Аполлон», жидкое водородное топливо было в новинку. Инженеры НАСА не имели опыта обращения с ним, поэтому страх перед его возгоранием был постоянным и всеобъемлющим. Для обнаружения невидимого огня американцы прибегли к крайне неординарному инструменту – тем самым метлам. Персонал, присутствовавший в местах возможных утечек, ходил по площадке, держа их перед собой – в надежде на то, что щетинки загорятся при соприкосновении с пламенем. Примитивнейшая система детекции, но другого способа обнаружить возгорание водорода в то время не было.
К счастью, со временем ситуация улучшилась. Уже в конце 70-ых в НАСА был разработан детектор водорода, являющийся аналогом тех устройств, которые обнаруживают угарный газ в жилищах и на промышленных предприятиях. Однако он мог зафиксировать только факт утечки, но не её место. Поэтому в 2003 году инженеры приступили к разработке альтернативной технологии – визуального индикатора, позволяющего точно указать на место выхода водорода. Потребовалось несколько лет, чтобы довести её до ума. В частности, была изобретена так называемая хемохромная лента, которая меняет цвет в присутствии того или иного вещества, в данном случае водорода.
Задача, кстати, оказалась гораздо сложнее, чем это кажется по описанию конечного продукта. Изменение цвета должно быть заметно человеческому глазу и происходить достаточно быстро, чтобы утечку можно было оперативно устранить. Если учесть, что ленту собирались применять при запусках ракет, необходимо было придать ей устойчивость к атмосферным воздействиям и огню. Впервые ею воспользовались на практике в 2007 году, во время запуска челнока «Индевор» к МКС. Тогда эти полоски прикрепили к сварным швам, трубопроводам и топливным элементам. В дальнейшем технология активно использовалась НАСА.
Исследования, призванные повысить безопасность обращения с водородным топливом, оказались полезны не только для космических полетов. Они сделали возможным использование водорода в промышленности, в частности, на нефтеперерабатывающих и химических заводах. Существует надежда, что в дальнейшем подобные технологии сделают водородное топливо настолько безопасным, что оно начнет использоваться для обеспечения энергией жилищ и автомобилей. Это было бы идеально как для простых потребителей, так и для планеты Земля.
Спасибо за внимание! Если вам понравилась статья, то можете поддержать нас "плюсиком" или подписаться на наш канал. Также хотелось бы упомянуть, что у нас есть свой Телеграм канал. Там мы постоянно публикуем интересные посты о космосе и астрономии.