Хімія має пряме відношення до багатьох досягнень людини в освоєнні космосу.
Без зусиль численних учених-хіміків, технологів, інженерів-хіміків не були б створені дивовижні конструкційні матеріали, які дозволяють космічним кораблям подолати земне тяжіння, надпотужне пальне, що допомагає двигунів розвинути необхідну потужність, найточніші прилади, інструменти та пристрої, які забезпечують роботу космічних орбітальних станцій .
Крилатий метал
Монумент на честь підкорювачів космосу був споруджений у Москва в 1964 році. Сім довгих років пішло на проектування та спорудження цього обеліска.
У авторів проекту багато часів і сил пішло на вибір облицювального матеріалу монумента. Врешті-решт був обраний полірований титан - точніше тонкі листи цього металу.
Минуло 37 років, а металева облицювання монумента залишилася як гладкою і блискучою - як ніби її виготовили якихось півроку тому ...
Дійсно, за багатьма характеристиками, і перш за все по корозійної стійкості, титан перевершує переважна більшість металів і сплавів, так що іноргда його навіть називають "вічним" металом.
Титан сьогодні - це найважливіший конструкційний матеріал. Це пов'язано з рідкісним поєднанням легкості, міцності і тугоплавкої даного металу. На основі титану створено безліч високоміцних сплавів для авіації, суднобудування і ракетної техніки.
Широко відомий Авіционноє сплав, що складається з 90% титану, 6% алюмінію і 4% ванадію. Інший авіаційний сплав містить вже 85% титану, 10% ванадію, 3% алюмінію і 2% заліза. У титанові сплави іноді вводять навіть платину і паладій (0,1 - 0, 2%). Ці добавки підвищують і без того високу стійкість титану.
Титан використовують для виготовлення балонів, у яких тривалий час під тиском можуть знаходитися різні гази. Наприклад, в американських ракетах типу "Атлас" сферичні резервуари для зберігання стислих газів зроблені з титану. З титанових сплавів виготовляють та баки для окислювача ракетного палива - рідкого кисню.
Дивна властивість титанових сплавів з нікелем - здатність "запам'ятовувати" свою форму. Дріт з такого матеріалу може бути використана для виготовлення радіоантени або каркаса сонячної батареї космічного корабля. На холоду цей виріб можна стиснути в невеликий куля. А при нагріванні матеріал "згадує" свою первісну форму і розгортається в той виріб, який було виготовлено спочатку.
Горючі метали
Щоб подолати сили земного тяжіння і вирватися в космічні простори, необхідно витратити багато енергії. Ракета, яка вивела на орбіту корабель-супутник з першим у світі космонавтом Юрієм Гагаріним, мала шість двигунів загальною потужністю 20 мільйонів кінських сил!
Природно, що вибір ракетного палива представляє собою проблему виняткової важливості. Поки найбільш ефективним пальним вважається гас, окислюється рідким киснем. Теплотворність цього палива становить 9600 кДж / кг.
Хороші перспективи може мати застосування металевого пального. Теорію і методику використання металів як палива для ракетних двигунів розробили радянські вчені Юрій Васильович Кондратюк (справжні ім'я та прізвище - Олександр Ігнатійович Шаргей) (1897-1942) і Фрідріх Артурович Цандер (1887-1933) - вчені-винахідники, піонери вітчизняної ракетної техніки .
Одним з найбільш відповідних для цієї мети металів є літій. При згорянні 1 кілограма цього металу виділяється майже 43000 кДж! Більшої теплотворення може похвалитися лише берилій. У США опубліковані патенти на тверде ракетне паливо, що містить 51 - 68% металевого літію.
Цікаво, що в процесі роботи ракетних двигунів літій виступає проти ... літію. Будучи компонентом пального, він дозволяє розвивати колосальні температури, а що володіють високою термостійкістю і жаротривкого літієві керамічні матеріали, використовувані як покриття сопів і камер згоряння, оберігають їх від руйнівної дії пального.
При згорянні алюмінію в кисні або фтор теж відзначається високе тепловиділення. Тому його використовують як присадку до ракетного палива. Ракета "Сатурн" спалює за час польоту 36 т алюмінієвого порошку!
Космічний цех напівпровідників
Найважливіша галузь застосування рідкісного металу індію - виробництво напівпровідників. Індій високої чистоти необхідний для виготовлення германієвих випрямлячів і підсилювачів: він виступає при цьому в ролі домішки, що забезпечує дірковий провідність в Німеччині. До речі, сам індій, використовуваний для цієї мети, практично не містить домішок: висловлюючись мовою хіміків, його чистота - "шість дев'яток", тобто 99,9999%!
Сполуки індію з сіркою, селеном, сурмою, фосфором і самі є напівпровідниками. Їх застосовують для виготовлення термоелементів та інших приладів. З'єднання індію з сурмою, яке технологи називають "антімонід індію", служить основою інфрачервоних детекторів, здатних "бачити" у темряві нагріті предмети.
Індій виявився одним з небагатьох хімічних елементів, "відряджених" в космос, щоб вписати нові сторінки в технологію неорганічних матеріалів.
У 1975 році, незадовго до початку спільного радянсько-американського космічного польоту за програмою "Союз" - "Аполлон", командири екіпажів Олексій Архипович Леонов і Томас Стаффорд в бесіді з кореспондентом ТАРС висловили свою думку про значення майбутніх експериментів на орбіті.
Зокрема, вони торкнулися питання про технологічні дослідах по плавці металів і вирощування кристалів різних речовин. "Має бути з'ясувати можливість використання невагомості і вакууму для отримання нових матеріалів - металевих і напівпровідникових, - сказав А. Леонов. На думку радянських та американських вчених, в космосі можна сплавляти компоненти, не змішуються на Землі, створювати жароміцні матеріали ..."
"Наші астронавти, - додав Т. Стаффорд, - на борту орбітальної станції" Скайлеб "проводили досліди з вирощування кристалів антимоніду індію. Вдалося отримати кристал найчистіший і найміцніший зі всіх, коли-небудь штучно отриманих на Землі".
А в 1978-1980 роках на борту радянської орбітальної наукової станції "Салют-6" були проведені нові технологічні експерименти, в яких "брали участь" індій і його сполуки.
Можна навести безліч інших прикладів того, як використовуються в космічній галузі досягнення науки ХІМІЇ ...