NASA 또는 SpaceX가 로켓 연료의 산화제로 오존을 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?
아마도 오존을 사용하면 비용이 많이 듭니다.$\ce{O3}$) 대신 산화제로 $\ce{O2}$, 그러나 여분의 oomph가 그만한 가치가 있습니까? 않습니다$\ce{O2}$ 액체 수소 추진 제가 주어 졌을 때 가능한 한 많은 추력 / 에너지 / 열을 제공합니까?
나는이 질문에 대해 화학이 물리학, 공학 또는 천문학보다 낫다고 생각했습니다.
답변
로켓 연료와 마찬가지로 오존의 문제는 성능이 아닌 실용성입니다.
특정 로켓 연료 구성 요소가 사용되거나 사용되지 않는 이유에 대한 거의 모든 답변은 John D Clarke의 웅장하고 반짝이는 저서 : Ignition : 액체 로켓 추진제의 비공식적 인 역사 (화려하고 유머러스 한 스타일로 읽을 가치가있는 희귀 한 기술 책)를 참조하게됩니다. 기술 콘텐츠에 추가).
명백한 기능적 이점에도 불구하고 오존이 더 널리 사용되지 않는 이유에 대한 그의 요약은 매우 간단합니다. 실제적인 문제가 명백한 이점보다 큽니다.
그는 장점을 다음과 같이 지적합니다.
추진제로서 매력적으로 만드는 것은 (1) 액체 밀도가 액체 산소의 밀도보다 상당히 높고, (2) 연소 중에 1 몰이 산소로 분해되면 34 킬로 칼로리의 에너지를 방출하여 성능. Sänger는 30 년대에 그것에 관심이 있었고 그 관심은 현재까지 지속되었습니다. 상당한 환멸에 직면했습니다.
그러나 오존 함량이 높은 액체를 만드는 모든 방법은 위험합니다. 오존은 매우 독성이 있고 불안정합니다.
단점이 있기 때문입니다. 이것들 중 최소한은 그것이 적어도 불소만큼 독성이 있다는 것입니다. ... 훨씬 더 중요한 것은 그것이 불안정하다는 사실입니다. 사소한 자극에도 때로는 명백한 이유없이 폭발적으로 산소로 되돌아 갈 수 있습니다. 그리고 이러한 역전은 물, 염소, 금속 산화물, 알칼리, 그리고 분명히 확인되지 않은 특정 물질에 의해 촉매됩니다. 오존에 비해 과산화수소는 헤비급 선수의 감수성을 가지고 있습니다.
어떻게 든 더 안정적인 액체 산소의 오존 용액에 대한 작업이 수행되었습니다. 그러나 오존 / 산소 혼합물이 두 단계로 분리된다는 단점이 있습니다. 오존이 풍부한 버전은 소성 후 공급 튜브에서 방지하기 어렵고 매우 불안정합니다. 취급을 더 쉽게하기 위해 고려 된 또 다른 혼합물은 액체 불소 (!!!)입니다.
궁극적으로 그는 모든 종류의 오존 혼합물에 대한 알려진 연구를 결론지었습니다.
오존은 여전히 폭발합니다. 일부 조사자들은 폭발이 그 물질의 미량의 유기 과산화물에 의해 시작되었다고 믿습니다.이 물질은 그 물질이 만든 산소의 기름과 같은 미량의 물질에서 비롯됩니다. 다른 노동자들은 폭발하는 것이 오존의 본질 일 뿐이라고 확신하고, 또 다른 사람들은 원죄가 그것과 관련이 있다고 확신합니다. 따라서 오존 연구가 모욕적 인 방식으로 계속되고 있지만, 오존이 언젠가 어떻게 든 스스로 될 것이라고 여전히 확신하는 진정한 신자들은 거의 없습니다. 나는 그들 중 하나가 아닙니다.
이론적 인 이점이있을 수 있지만 실용적 및 안전 문제보다 더 중요합니다. FOOF (이산화 불소) 및 삼 불화 염소와 같은 것을 테스트하는 데 사용되는 직업에서 이것은 몇 가지 승인입니다.
액체 오존은 약간의 안정제를 추가하면 LOx에서 최대 70 %의 용액으로 다소 안정적입니다 ( "저장 가능"에서와 같이). 그것은 로켓에 상당한 추가 부스트를 줄 것이지만 엔진의 노즐에서 타는 대신 로켓의 연료 펌프와 튜브에서 이미 폭발 할 것입니다.
로켓 엔진은 제작하기에 충분히 까다롭기 때문에 모든 물질이 오존의 조기 분해를 촉매하지 않는 종류라는 요구 사항을 추가하고 싶지 않습니다. 일반적으로 폭주 과정입니다. 분해는 온도를 증가시키고 온도는 분해 속도를 증가시킵니다.