Želejas degviela1

Nudien, dīvaināku komandu raķešu degvielas izstrādei nav nācies redzēt. Tajā darbojas inženieri, kas ir visai saprotami, un pārtikas zinātnieki. Viņu mērķis ir radīt apelsīnu želejas konsistences raķešu degvielu, tādejādi uzlabojot gan raķešu drošību, gan veiktspēju. "Šis ir multidisciplinārs projekts," pastāstīja profesors Stefans Haisters no Purdue universitātes. Projektā ir iesaistītas divas komandas. Darbu finansē ASV armijas izpētes birojs. Gēli ir drošāki kā šķidrumi. Tiem nav raksturīga noplūde. Izmantojot gēlu kā raķešu degvielu, būtu iespējams daudz efektīvāk kontrolēt lidaparātu, nekā izmantojot cieto degvielu. "Jūs varat ieslēgt un izslēgt dzinēju, lidot lēnāk vai ātrāk," piebilda profesors. "Jūsu rokās ir lielākas kontroles iespējas, kas nozīmē plašāku sniedzamības apgabalu militārajām raķetēm. Želejveida degviela ir efektīvāka par cieto arī jaudas ziņā." Gēlveida degvielu lieliski varētu izmantot pavadoņu pozicionēšanā un NASA projektos. Projektā iesaistīti zinātnieki no Purdue universitātes, Aijovas štata universitātes un Masačūsetas universitātes. Komandā darbojas inženieri, aeronautikas un astronautikas speciālisti, pārtikas zinātnieki un bioinženieri. Projekta asociētais vadītājs, profesors Pauls Sojka filmē želejveida degvielas uzvedību. Gēla strūklas veidojas degvielas padeves procesā. "Šīs strūklas kustās, tām ir raksturīgas pulsācijas, kuras, kā mēs uzskatam, rada specifiskā aerosola struktūra un pilienu veidošanās. Gēla viskozitāte mainās atkarībā no tā, cik ātri tas plūst," pastāstīja profesors. Kā atzina asociētais profesors pārtikas zinātnēs, Karloss Korvalāns, šis eksperiments ir pārtikas zinātnieku un inženieru spēka un zināšanu pārbaudes akmens. "Želejas ir daudz sarežģītākas nekā šķidrumi un cietas vielas," viņš skaidroja. "Šķidrumiem raksturīga viskozitāte, bet cietām vielām - elastība. Gēliem ir raksturīgas gan vienas, gan otras īpašības." Pārtikas zinātnieku uzdevums ir izpētīt šo viskoelastību un radīt datorsimulācijas, kas atainotu gēlu uzvedību. Tiek plānots, ka nākotnes raķetēs būs nepieciešama masīva degvielas padeve, līdz pat vairākiem tūkstošiem kilogramu sekundē. Tādēļ ir jānoskaidro kā želejveida degviela sadalās pilienos, kad to izsmidzina degšanas kamerās. Degvielai ir jābūt hipergoliskai, kas nozīmē to, ka tā aizdegas spontāni, saskaroties ar oksidētāju. Kad degvielas un oksidētāja strūklas sajaucas, izveidojas pilieni, kas aizdegas. "Abām plūsmām ir raksturīga nestabilitāte. Svārstības var izmainīt dzinēju darbību," piebilda Sojka. Viņš pēta kā reaģē degviela un oksidētājs, kad tie veido dažādas konsistences un formas strūklas. Degvielas uzvedība tiek filmēta ļoti ātrā režīmā - aptuveni 10 000 kadri sekundē, kas ir aptuveni 300 reizes ātrāk kā parastais video signāls. Degvielas un oksidētāja saskarsmes brīdī rodas "sadursmes viļņi". "Mēs cenšamies izprast kā rodas šie viļņi, lai varētu kontrolēt šo procesu un novērst sadegšanas procesa nestabilitāti," teica Haisters. Viens no projekta mērķiem ir radīt nelielus, viendabīgus pilienus, kādi ir nepieciešami raķešu dzinējos. "Degšanas kamerā jūs vēlaties kontrolēt pilienu izmēru un pašu degšanu. Jūs vēlaties iegūt vienmērīgu sadegšanu, tādēļ jums ir jāspēj kontrolēt pilienu lielums un viendabīgums," pastāstīja profesors Osvaldo Kampanella. "Tā ir kā apelsīnu želeja bez miziņām," piebilda Haisters. "Mēs radīsim šādu želeju, spiedīsim to cauri caurumiem, pētīsim kā tā plūst un cik lieli pilieni veidojas." Sākumā tiks izmantoti uz ūdens bāzes veidoti gēli, kuri imitēs reālās degvielas īpašības. "Visbeidzot mēs veiksim eksperimentus ar reālu želejveida degvielu. Tas ir bīstami, tādēļ tā tiks izmantota niecīgos daudzumos, stingri kontrolējot eksperimentu gaitu," teica Haisters.