В Самарском национальном исследовательском университете имени академика С.П. Королева ввели в эксплуатацию самую большую в мире установку по изучению процессов горения. На ней будут проводить эксперименты для разработки новых авиадвигателей и повышения экологичности топлива. На ней также можно исследовать процессы химической эволюции Вселенной.
Все химические вещества, требующие энергию для своего производства, выделяют ее в процессе разрушения. Горение – один из таких процессов, и оно уже много тысяч лет остается основным источником энергии для человечества. Сначала люди использовали горючее топливо для обогрева и приготовления пищи, сегодня на нем работает множество механизмов, включая двигатели ракет и самолетов.
Первые эксперименты на установке проводятся для исследования окисления и разрушения сажи во время горения топлива. «Результаты экспериментов на этой установке позволят сказать новое слово в двигателестроении и будут использованы при разработке более эффективного и экологичного «сердца» отечественных авиационных двигателей — камеры сгорания, которая по своим характеристикам не будет уступать мировым аналогам или даже превзойдет их», — уверен проректор по научно-исследовательской работе Самарского университета Андрей Прокофьев.
Профессор кафедры физики Самарского университета Валерий Азязов утверждает, что на установке можно моделировать химические реакции, характерные для открытого космоса. Такие эксперименты позволят лучше понять химическую эволюцию Вселенной и, возможно, пути происхождения жизни: многие биологически важные молекулы, такие как аминокислоты, могут синтезироваться в космосе на поверхности звездных пылинок, образованных из молекул полициклических ароматических углеводородов.
Главный элемент новой установки — высокотемпературный химический микрореактор в виде тонкой керамической трубки, которая нагревается до температуры 1500 кельвинов. Длина трубки — 20 миллиметров, внутренний диаметр — 1 миллиметр. Во время экспериментов в эту трубку поступает газовая смесь изучаемых реагентов, разбавленная инертным газом. В раскаленном микрореакторе инициируют химические реакции, продукты которых в виде молекулярного пучка подаются в сверхвысоковакуумную камеру и ионизируются вакуумным ультрафиолетовым излучением. Затем масс-спектрометр «ловит» получившиеся ионы и с высокой точностью определяет массовый и изомерный состав полученных продуктов.
Вакуумная камера сравнительно невелика — примерно метр на два. Но вместе с дополнительным оборудованием вся установка в сборе занимает в здании университета целый зал. По словам ученых, размер в данном случае имеет решающее значение, поскольку позволяет разместить больше исследовательской аппаратуры, что повышает точность результатов экспериментов. Кроме самарской, в мире сейчас существует только одна подобная установка, но предыдущего поколения — в Национальной лаборатории имени Лоуренса в американском Беркли.