Разнообразные умные помощники давно проникли в нашу жизнь. Сегодня никого не удивить смартфоном или планшетом, подобная техника доступна и широко представлена! Однако, гаджеты ассоциируются с развлечениями, а ведь с их помощью можно упростить процесс познания школьной программы, стоит только применить несколько специальных приложений. С ними обучение станет по-настоящему наглядным, интерактивным. Электронные гаджеты - незаменимые помощники современного школьника, которые обладают широкими коммуникационными возможностями и значительно облегчают выполнение повседневных задач!
Например, приложения-тренажеры в игровой форме тренируют навыки, без которых не обойтись за школьной партой!
Quick Brain - математический тренажёр, нацеленный на тренировку устного счёта. Главная цель - быстрое решение математических задачек на сложение, вычитание, умножение и деление! С каждым правильным ответом возрастает сложность заданий, что заставляет концентрироваться и стимулирует скорость решения.
Среди режимов: выбор ответа, правда/ложь, ввод ответа вручную. Отдельно можно отработать таблицу умножения - полезно для учеников младших классов. Не обошлось без игры, в приложение встроена математическая головоломка 2048 Продуманный интерфейс позволяет тренироваться буквально на ходу: в транспорте, во время перерыва. Тестирование приложений проводилось на смартфоне .
Тренажёры ударений и орфографии в первую очередь ориентированы на тех, кто готовится к ЕГЭ. В то же время, предложенные ситуации повсеместно встречаются в школьной программе. Интерактивные приложения помогут играючи запомнить трудные ситуации орфографии и постановки ударения.
Тем, кто изучает иностранные языки, не обойтись без DuoLingo . Интерактивный тренажёр развивает чтение, разговорную речь, письмо и восприятие на слух. Главная особенность - игровая форма и возможность проходить тестирование на ходу.
Для русскоговорящих пользователей доступны уроки английского, немецкого, французского и испанского языков. Одновременно можно проходить неограниченное количество курсов. В первую очередь приложение определяет текущий уровень подготовки, после чего строится индивидуальная программа. DuoLingo ориентирован на разговорную лексику и основан на коротких заданиях и вопросах. Для большей мотивации, можно назначить желаемое количество времени, затрачиваемое на обучение в день.
Математика - одна из самых сложных дисциплин, для её освоения потребуется немало усилий. К счастью, на помощь приходят специальные приложения-калькуляторы!
Без преувеличения можно сказать, что Photomath - камера-калькулятор. Вместо традиционного ввода данных приложение использует камеру для распознавания математических примеров. Программе под силу: линейные, квадратные, тригонометрические, логарифмические уравнения и неравенства, а также целые системы, факториалы и интегралы. Кроме ответа система демонстрирует подробное решение. Приложение подойдёт ученикам всех классов, а также родителям, которые хотят контролировать выполнение заданий.
Традиционный способ ввода примеров в калькулятор нельзя назвать наглядным, требуется дополнительные навыки. MyScript Calulator работает с максимально наглядным - рукописным вводом. Рабочий экран имитирует бумагу, никаких клавиш с математическими операциями. Помимо основных математических операций, MyScript Calculator поддерживает дроби, степени, корни, модули, тригонометрию. К сожалению, приложение не решает пример поэтапно, а сразу показывает готовый ответ.
Беспокойство родителей за ребёнка - естественно, современные города таят множество опасностей. Приложение-трекер позволяет контролировать местоположение чада и других членов семьи. Всё, что потребуется - смартфон с GPS, подключенный к интернету. Для тестирования использовался смартфон Проблем с GPS не возникло, а подключение через LTE позволило оперативно получать информацию о перемещениях. Стоит понимать, что контроль основан на доверии, необходимо объяснить, что трекер обусловлен заботой, а не желанием тотально отслеживать каждый шаг ребёнка. Не забывайте про личное пространство своего чада!
GeoLoc - продвинутое приложение-трекер. Кроме базовой возможности отслеживать местоположение устройств внутри одной семьи, доступны следующие функции: контроль уровня заряда аккумулятора, кнопка SOS, семейный чат, возможность проложить маршрут до любого смартфона внутри группы.
Для удобства можно назначить безопасные зоны, например: школа, дом, секция по футболу и так далее. Сервис оповестит родителей, в случае, если ребёнок войдёт или покинет обозначенную территорию. При этом, приложение поддерживает право на личное пространство, при необходимости, родитель может временно отключить трекинг своего смартфона.
Ещё один незаменимый инструмент школьника - планшет с подключенным интернетом. В нашем распоряжении оказался - интересный выбор для ребёнка. За свои небольшие деньги, планшет оборудован даже чехлом - крайне необычно! Ведь каким бы крупным не был смартфон, просматривать веб-страницы и документы удобнее на планшете. В процессе обучения всё чаще встречаются книги и учебники в электронном формате, которые приходится загружать прямо во время занятий. Отмечу, что учителя спокойнее реагируют на планшет, чем на смартфон - игрушку.
Polaris Office - универсальный мобильный офисный пакет с поддержкой документов Word, Power Point, Excel, Google Docs и Adobe PDF. Учебники, методические пособия, контрольные работы, - программа справится со всем! При этом, приложение лёгкое - занимает около 50 Мб, из-за чего работает быстро практически на любом девайсе.
Планшет - помощник не только в школе, специальные сервисы помогут выполнить все задания на дом. Один из них - Brainly , в России также известный как портал Знания . Это своего рода социальная сеть, её главная задача - взаимопомощь в выполнении школьных заданий по любым предметам. В базе сервиса уже более шести миллионов решённых упражнений, также всегда можно задать свой вопрос. Brainly - незаменимый помощник, облегчающий выполнение домашних заданий.
Во время самостоятельной подготовки не обойтись без теории. Фоксфорд Учебник - продвинутый справочник, в котором собрана теория с 1 по 11 класс. В зависимости от класса количество предметов варьируется. Для начальной школы доступна только математика, затем количество представленных дисциплин растёт, максимум собран для старших классов. Подобранный материал опирается на школьную программу, многие темы даются на базовом и углубленном уровнях.
Кроме справочников, в которых собрано большое количество предметов, полезно использовать специализированные приложения по особо интересующим предметам. Один из них - Физика от Study Apps . В приложении собрана и рассортирована теория по всему школьному курсу, материал дан кратко, но понятно. Также у Study Apps есть справочник по биологии, математике, химии и обществознанию.
YouTube - самый популярный видеохостинг, который воспринимается как развлекательный ресурс. Хотя на нём публикуются видеолекции, которые помогают осваивать упущенный материал и готовиться к контрольным работам и экзаменам.
Сегодня знания доступны как никогда, тяжёлые учебники отходят на второй план, всё, что необходимо - несколько электронных гаджетов! Дополнит картину - электронный ридер. Редакция Trashbox познакомилась с ридером . В его внутренний накопитель объёмом 4 Гб поместится вся необходимая литература. Даже останется место для загрузки музыки, которую можно слушать параллельно чтению. А ведь есть ещё слот для карт памяти microSD до 32 Гб.
Мы действительно убедились, что электронные гаджеты - незаменимые помощники современного школьника, которые обладают широкими возможностями и значительно облегчают выполнение повседневных задач! За подобной техникой будущее, необходимо только изменить восприятие и свое отношение к ней. Ведь смартфон, планшет и ридер - не просто игрушки, а мощные рабочие инструменты, которые повышают эффективность обучения!
Смартфоны могут использоваться не только для развлечений, хотя игры - это самое популярное времяпрепровождение среди школьников. Лучшие мобильные приложения для школьников помогут в их повседневном занятии − в учебе. Такие полезные приложения для школьников превратят смартфон в справочник, учебник и шпаргалку, которые всегда под рукой.
- PhotoMath ( iOS и Android )
Список интересных приложений для школьников начнем с приложения для изучения математики. Это калькулятор, который умеет считать, если навести камеру смартфона на математическую задачу. Это приложение для школьников работает на ipad и android.
Это приложение для школьников на аndroid содержит информацию по школьной программе математики. Здесь собраны основные формулы, таблицы, значения констант. Если ваш ученик не помнит формулу площади треугольника либо значения основных тригонометрических функций - не ругайте его, а лучше установите это приложение.
Приложение для школы на аndroid такого типа умеет решать сложные примеры, уравнения, сокращать выражения, причем все вычисления будут доступны в пошаговом режиме. Ведь получить ответ - это только часть задачи, важно понять в пошаговом режиме, откуда он взялся. Такое приложение для школы от аndroid можно рассматривать как мобильного репетитора.
- Duolingo ( iOS и Android )
Приложения для андроид и айпад для школьников для изучения английского языка возглавляет Duolingo. Просто, наглядно, понятно и с элементами игр. Это приложение для школы может работать на ipad и iphone.
Это аndroid-приложение для школьников, желающих изучить английский язык, поможет проверить свои знания. В программе есть 60 тестов, в каждом собрано по 20 заданий. Каждый вопрос в тесте посвящен отдельной теме грамматики.
- Универсариум ( iOS и Android )
Приложения для школьников на ipad равно как и приложения для школьников андроид не обойдутся без этой универсальной энциклопедии, в которой "зашиты" сведения и факты по математике, химии, физике, иностранным языкам, мировой истории и другим предметам.
Это Android-приложение для школьников объяснит им суть физических явлений на простых и наглядных анимационных роликах. Если вашему ребенку физика кажется скучной и непонятной, это приложение убедит его в обратном. Ведь физика - это интересная наука. Конечно, если ее подать не так, как делают в большинстве школ.
Это приложение для школы на ipad поможет понять, как работает организм человека - в программе показано, как функционируют дыхательная, сердечнососудистая, мышечная и другие системы организма человека. Более наглядно представить, что происходит, например, когда в организм попадает еда, весьма проблематично.
Подписывайся на наш telegram и будь в курсе всех самых интересных и актуальных новостей!
Если вы заметили ошибку, выделите необходимый текст и нажмите Ctrl+Enter, чтобы сообщить об этом редакции.
Изучение иностранного языка является неотъемлемой частью образования. Это приложение может стать отличным учебным пособием в изучении французского, итальянского, испанского или китайского языков. Он предоставляет готовые карточки для пополнения словарного запаса и аудио-тесты для тренировки произношения.
Кроме того, это приложение бесплатно.
3. Evernote Peek
Создание “шпаргалок”, вернее, карточек для запоминания, является утомительным процессом, на который у большинства студентов не хватает времени. Приложение Evernote Peek возьмет большую часть этой работы на себя. Приложение превращает ваш iPad и его чехол Smart Cover в карточки для запоминания. И не волнуйтесь, если у вас нет чехла, приложение создает "виртуальную крышку".
Укрепляйте вашу память легко и бесплатно.
4. Frog Dissection (препарирование лягушки)
Возможно, что для некоторых потрошение лягушек на уроках биологии это удовольствие, но для других оно может стать препятствием для получения высокой оценки - тяжело рассчитывать на успех борясь с рвотными позывами. Это приложение позволяет избавить студентов от запаха формальдегида в процессе изучения анатомии лягушки. Яркая 3D визуализация позволяет подробно изучить строение внутренних органов животного.
Стоимость приложения: $3,99.
5. Graphing Calculator (графический калькулятор)
Графические калькуляторы стоят дорого, но выполнить домашнюю работу без его вычислений, практически невозможно. Вместо покупки самого калькулятора, рассмотрите вопрос о приобретении приложения, позволяющего его заменить.
Он быстро составляет графики сразу нескольких уравнений, используя собственную клавиатуру для ввода данных. Он позволяет создавать графики полярных и параметрических уравнений и многих других. Кроме того, вы можете делать скриншоты экрана калькулятор и отправлять графики по электронной почте.
Стоимость приложения $2,99, что намного меньше цены реального калькулятора.
6. Math Formulas (математические формулы)
Хотите хранить ваши тригонометрические формулы отдельно от алгебраических? Это приложение станет вашим помощником в математике.
В приложении хранятся часто используемые формулы, классифицированные по разделам математики, что обеспечивает быстрый и легкий доступ к ним. Кроме того, можно создать раздел, в котором будут находиться “избранные” формулы. Информация о формулах также снабжена рисунками, если это необходимо, как в случае с геометрией.
Приложение стоит всего $0,99.
7. Easel SAT Prep Lite
SAT (школьный оценочный тест) является одним из самых важных тестов в карьере американского старшеклассника. Это приложение позволяет подготовиться к нему без проблем и затрат денег.
Приложение состоит из трех секций (математика, анализ текста и грамматика), в каждой из которых по 25 вопросов и функция "Show Me", которая объясняет, как прийти к правильному ответу.
Вместо того чтобы тратить сотни долларов на книги для подготовки к тесту, вы можете использовать это приложение бесплатно.
9. Studious
Для организации расписания ежедневных классных и домашних заданий предназначено приложение Studious. Приложение позволяет устанавливать сроки для выполнения заданий и напоминать о приближении контрольных и экзаменов.
Входя в класс, забываете поставить свой телефон на беззвучный режим? Приложение “заставит” замолчать его по расписанию в календаре.
Приложение доступно бесплатно в магазине Google Play.
10. World Atlas
Это приложение необходимо для уроков по географии. Оно обеспечивает высокое разрешение изображения с детализацией и точностью.
Приложение обеспечивает учеников информацией о каждой стране, в том числе о столицах, флагах и государственном устройстве. Существует возможность переключения между тремя различными стилями карт, в том числе классическим, античным и спутниковым.
World Atlas стоит $0,99.
Всем известно, что в нашей жизни огромную роль играет использование топлива. Топливо применяют практически в любой отрасли современной промышленности. Особенно часто применяется топливо, полученное из нефти: бензин, керосин, соляр и другие. Также применяют горючие газы (метан и другие).
Откуда берется энергия у топлива
Известно, что молекулы состоят из атомов . Для того, чтобы разделить какую либо молекулу (например, молекулу воды) на составляющие её атомы, требуется затратить энергию (на преодоление сил притяжения атомов). Опыты показывают, что при соединении атомов в молекулу (это и происходит при сжигании топлива) энергия, напротив, выделяется.
Как известно, существует ещё и ядерное топливо, но мы не будем здесь говорить о нём.
При сгорании топлива выделяется энергия. Чаще всего это тепловая энергия . Опыты показывают, что количество выделившейся энергии прямо пропорционально количеству сгоревшего топлива.
Удельная теплота сгорания
Для расчёта этой энергии используют физическую величину, называемую удельная теплота сгорания топлива. Удельная теплота сгорания топлива показывает, какая энергия выделяется при сгорании единичной массы топлива.
Её обозначают латинской буквой q. В системе СИ единица измерения этой величины Дж/кг. Отметим, что каждое топливо имеет собственную удельную теплоту сгорания. Эта величина измерена практически для всех видов топлива и при решении задач определяется по таблицам.
Например, удельная теплота сгорания бензина 46 000 000 Дж/кг, керосина такая же, этилового спирта 27 000 000 Дж/кг. Нетрудно понять, что энергия, выделившаяся при сгорании топлива, равна произведению массы этого топлива и удельной теплоты сгорания топлива:
Рассмотрим примеры
Рассмотрим пример. 10 граммов этилового спирта сгорело в спиртовке за 10 минут. Найдите мощность спиртовки.
Решение. Найдём количество теплоты, выделившееся при сгорании спирта:
Q = q*m; Q = 27 000 000 Дж/кг * 10 г = 27 000 000 Дж/кг * 0,01 кг = 270 000 Дж.
Найдём мощность спиртовки:
N = Q / t = 270 000 Дж / 10 мин = 270 000 Дж / 600 с = 450 Вт.
Рассмотрим более сложный пример. Алюминиевую кастрюлю массой m1, заполненную водой массой m2, нагрели с помощью примуса от температуры t1 до температуры t2 (00С < t1 < t2
Решение.
Найдём количество теплоты, полученное алюминием:
Q1 = c1 * m1 * (t1 t2);
найдём количество теплоты, полученное водой:
Q2 = c2 * m2 * (t1 t2);
найдём количество теплоты, полученное кастрюлей с водой:
найдём количество теплоты, отданное сгоревшим бензином:
Q4 = Q3 / k * 100 = (Q1 + Q2) / k * 100 =
(c1 * m1 * (t1 t2) + c2 * m2 * (t1 t2)) / k * 100;
Недавно случившаяся авария ракеты« Днепр», космического носителя, переделанного из военной ракеты Р-36М УТТХ, снова вызвала интерес к ракетному топливу.
V-2 («Фау-2») легла в основу всей послевоенной ракетной техники, и американской, и советской
Запуск 900 ракет «Фау-2» требовал 12 тыс. т жидкого кислорода, 4 тыс. тонн этилового спирта, 2 тыс. т метанола, 500 т перекиси водорода и 1,5 тыс. т взрывчатки
Вместо спирта, который наряду с жидким кислородом использовал Вернер фон Браун, Королев для своих первых ракет выбрал керосин
Ни бензин, не керосин, ни дизельное топливо не воспламеняются сами при взаимодействии с кислотой, а для военных ракет самовоспламенение — одно из ключевых требований к топливу
Ракета S-4B, третья ступень еще одного детища Вернера фон Брауна — самой мощной американской ракеты-носителя Saturn V. В активе последней — 13 успешных запусков (с 1967 по 1973 год). Именно с ее помощью человек ступил на Луну
Жидкостные ракетные двигатели (ЖРД) — очень совершенные машины, и их характеристики на 90%, а то и больше, определяются примененным топливом. Эффективность же топлива зависит от состава и запасенной энергии. Идеальное топливо должно состоять из легких элементов — из самого начала таблицы Менделеева, дающих максимальную энергию при окислении. Но это не все требования к топливу — еще оно должно быть совместимым с конструкционными материалами, стабильным при хранении и по возможности недорогим. Но ракета — это не только двигатель, но еще и баки ограниченного объема: чтобы взять на борт больше топлива, его плотность должна быть повыше. Кроме топлива ракета везет с собой и окислитель.
Идеальный окислитель с точки зрения химии — жидкий кислород. Но одной химией ракета не исчерпывается, это конструкция, в которой все взаимоувязано. Вернер фон Браун выбрал для Фау-2 спирт и жидкий кислород, и дальность ракеты получилась 270 км. Но если бы ее двигатель работал на азотной кислоте и дизельном топливе, то дальность увеличилась бы на четверть, потому что такого топлива в те же баки помещается на две тонны больше!
Ракетное топливо — кладовая химической энергии в компактном виде. Топливо тем лучше, чем больше энергии запасает. Поэтому вещества, хорошие для ракетного топлива, всегда чрезвычайно химически активны, непрерывно пытаются высвободить скрытую энергию, разъедая, сжигая и разрушая все вокруг. Все ракетные окислители либо взрывоопасны, либо ядовиты, либо нестойки. Жидкий кислород — единственное исключение, и то только потому, что природа приучилась к 20% свободного кислорода в атмосфере. Но даже жидкий кислород требует уважения.
Хранить вечно
Баллистические ракеты Р-1, Р-2 и Р-5, созданные под руководством Сергея Королева, не только показали перспективность этого вида оружия, но и дали понять, что жидкий кислород не очень подходит для боевых ракет. Несмотря на то, что Р-5М была первой ракетой с ядерной боеголовкой, а в 1955 году даже было произведено реальное испытание с подрывом ядерного заряда, военных не устраивало, что ракету нужно заправлять непосредственно перед стартом. Требовалась замена жидкому кислороду, замена полноценная, такая, чтоб и в сибирские морозы не замерзала, и в каракумскую жару не выкипала: то есть с диапазоном температур от -55 градусов до +55 градусов Цельсия. Правда, с кипением в баках проблем не ожидалось, так как давление в баке повышенное, а при повышенном давлении и температура кипения больше. Но кислород ни при каком давлении не будет жидким при температуре выше критической, то есть -113 градусов Цельсия. А таких морозов даже в Антарктиде не бывает.
Азотная кислота HNO3 — другой очевидный окислитель для ЖРД, и ее использование в ракетной технике шло параллельно с жидким кислородом. Соли азотной кислоты — нитраты, особенно калийная селитра — уже много веков использовались как окислитель самого первого ракетного топлива — черного пороха.
Молекула азотной кислоты содержит как балласт лишь один атом азота да «половинку» молекулы воды, а два с половиной атома кислорода могут быть использованы для окисления горючего. Но азотная кислота — очень «хитрое» вещество, настолько странное, что непрерывно реагирует само с собой — атомы водорода от одной молекулы кислоты отщепляются и прицепляются к соседним, образуя непрочные, но чрезвычайно химически активные агрегаты. Из-за этого в азотной кислоте обязательно образуются разного рода примеси.
Кроме того, азотная кислота очевидно не удовлетворяет требованиям совместимости с конструкционными материалами — под нее специально приходится подбирать металл для баков, труб, камер ЖРД. Тем не менее «азотка» стала популярным окислителем еще в 1930-е годы — она дешева, производится в больших количествах, достаточно стабильна, чтобы ею можно было охлаждать камеру двигателя, пожаро- и взрывобезопасна. Плотность ее заметно больше, чем у жидкого кислорода, но главное ее достоинство по сравнению с жидким кислородом состоит в том, что она не выкипает, не требует теплоизоляции, может неограниченно долго храниться в подходящей таре. Только где ее взять, подходящую тару?
Все 1930-е и 1940-е годы прошли под знаменем поиска подходящих емкостей для азотной кислоты. Но даже самые стойкие сорта нержавеющей стали медленно разрушались концентрированной азоткой, в результате на дне бака образовывался густой зеленоватый «кисель», смесь солей металлов, который, конечно же, нельзя подавать в ракетный двигатель — он мгновенно забьется и взорвется.
Для уменьшения коррозионной активности азотной кислоты в нее стали добавлять различные вещества, пытаясь, зачастую методом проб и ошибок, найти комбинацию, которая бы, с одной стороны, не испортила окислитель, с другой — сделала его более удобным в использовании. Но удачная добавка была найдена только в конце 1950-х американскими химиками — оказалось, что всего 0,5% плавиковой (фтористоводородной) кислоты уменьшают скорость коррозии нержавеющей стали в десять раз! Советские химики задержались с этим открытием лет на десять-пятнадцать.
Секретные присадки
Тем не менее первый в СССР ракетный самолет-перехватчик БИ-1 использовал именно азотную кислоту и керосин. Баки и трубы пришлось делать из монель-металла — сплава никеля и меди. Этот сплав получался «естественным» образом из некоторых полиметаллических руд, поэтому был популярным конструкционным материалом второй трети ХХ века. О его внешнем виде можно судить по металлическим рублям — они сделаны из почти «ракетного» сплава. Во время войны не хватало, однако, не только меди с никелем, но и нержавеющей стали. Приходилось использовать обычную, покрытую для защиты хромом. Но тонкий слой быстро проедался кислотой, поэтому после каждого запуска двигателя остатки топливной смеси приходилось скребками удалять из камеры сгорания — техники поневоле вдыхали ядовитые испарения. Один из пионеров ракетной техники Борис Черток однажды едва не погиб при взрыве двигателя для БИ-1 на стенде, этот эпизод он описал в своей замечательной книге «Ракеты и люди».
Помимо добавок, снижающих агрессивность азотной кислоты, в нее пытались добавлять разные вещества, чтобы повысить ее эффективность как окислителя. Наиболее результативным веществом была двуокись азота, еще одно «странное» соединение. Обычно — газ бурого цвета, с резким неприятным запахом, но стоит его слегка охладить, он сжижается и две молекулы двуокиси склеиваются в одну. Поэтому соединение часто называют четырехокисью азота, или азотным тетраоксидом — АТ. При атмосферном давлении АТ кипит при комнатной температуре (+21 градус), а при -11 градусах замерзает. Чем ближе к точке замерзания, тем бледнее цвет соединения, становящегося под конец бледно-желтым, а в твердом состоянии — почти бесцветным. Это оттого, что газ состоит в основном из молекул NO2, жидкость — из смеси NO2 и димеров N2O4, а в твердом веществе остаются одни только бесцветные димеры.
Добавка АТ в азотную кислоту увеличивает эффективность окислителя сразу по многим причинам — АТ содержит меньше «балласта», связывает попадающую в окислитель воду, что уменьшает коррозионную активность кислоты. Самое интересное, что с растворением АТ в АК плотность раствора сначала растет и достигает максимума при 14% растворенного АТ. Именно этот вариант состава и выбрали американские ракетчики для своих боевых ракет. Наши же стремились повысить характеристики двигателей любой ценой, поэтому в окислителях АК-20 и АК-27 было по 20% и 27% соответственно растворенного азотного тетраоксида. Первый окислитель использовался в зенитных ракетах, а второй — в баллистических. КБ Янгеля создало ракету средней дальности Р-12, которая использовала АК-27 и специальный сорт керосина ТМ-185.
Зажигалки
Параллельно поискам лучшего окислителя шли поиски оптимального горючего. Военных больше всего устраивал бы продукт перегонки нефти, но и другие вещества, если они производились в достаточных количествах и стоили недорого, тоже можно было использовать. Проблема была одна — ни бензин, ни керосин, ни дизельное топливо не воспламеняются сами при контакте с азотной кислотой, а для военных ракет самовоспламенение — одно из ключевых требований к топливу. Хотя наша первая межконтинентальная ракета Р-7 использовала пару «керосин — жидкий кислород», стало ясно, что пиротехническое зажигание неудобно для боевых ракет. При подготовке ракеты к пуску требовалось вручную вставить в каждое сопло (а их у Р-7 ни много ни мало 32−20 основных камер и 12 рулевых) деревянную крестовину с зажигательной шашкой, подключить все электропровода, которыми шашки воспламеняются, и проделать еще много разных подготовительных операций.
В Р-12 эти недостатки были учтены, и зажигание обеспечивалось пусковым горючим, которое самовоспламенялось при контакте с азотной кислотой. Его состав был найден еще немецкими ракетчиками во время Второй мировой войны, и называлось оно «Тонка-250». Наши ракетчики переименовали его в соответствии с ГОСТами в ТГ-02. Теперь ракета могла стоять заправленной несколько недель, и это был большой успех, так как ее можно было бы запустить в течение пары часов вместо трех суток для Р-7. Но три компонента — много для боевой ракеты, а для использования в качестве основного горючего ТГ-02 годился только для зенитных ракет; для баллистических ракет дальнего действия нужно было что-то более эффективное.
Гиперголики
Химики назвали пары веществ, самовоспламеняющихся при контакте, «гиперголическими», то есть, в приблизительном переводе с греческого, имеющими чрезмерное сродство друг с другом. Они знали, что лучше всего воспламеняются с азотной кислотой вещества, имеющие в составе, кроме углерода и водорода, азот. Но «лучше» — это насколько?
Задержка самовоспламенения — ключевое свойство для пар химических веществ, которые мы хотим сжечь в ракетном двигателе. Представьте — включили подачу, горючее и окислитель накапливаются в камере, а воспламенения нет! Зато, когда оно наконец происходит, мощный взрыв разносит камеру ЖРД на кусочки. Для определения задержки самовоспламенения разные исследователи строили самые разные по сложности стенды — от двух пипеток, синхронно выдавливающих по капельке окислителя и горючего, до маленьких ракетных двигателей без сопла — форсуночная головка и короткая цилиндрическая труба. Все равно взрывы раздавались очень часто, действуя на нервы, выбивая стекла и повреждая датчики.
Очень быстро был обнаружен «идеальный гиперголь» — гидразин, старый знакомый химиков. Это вещество, имеющее формулу N2H4, по физическим свойствам очень похоже на воду — плотность на несколько процентов больше, температура замерзания +1,5 градуса, кипения +113 градусов, вязкость и все прочее — как у воды, но вот запах…
Гидразин был получен впервые в чистом виде в конце XIX века, а в составе ракетного топлива впервые употреблен немцами в 1933 году, но в качестве сравнительно небольшой добавки для самовоспламенения. Как самостоятельное горючее гидразин был дорог, производство его недостаточно, но, главное, военных не устраивала его температура замерзания — выше, чем у воды! Нужен был «гидразиновый антифриз», и его поиски шли непрерывно. Уж очень гидразин хорош! Вернер фон Браун для запуска первого спутника США «Эксплорер» заменил спирт в ракете «Редстоун» на «гидин» (Hydyne), смесь 60% гидразина и 40% спирта. Такое горючее улучшило энергетику первой ступени, но для достижения необходимых характеристик пришлось удлинить баки.
Гидразин, как и аммиак NH3, состоит только из азота и водорода. Но если при образовании аммиака из элементов энергия выделяется, то при образовании гидразина энергия поглощается — именно поэтому прямой синтез гидразина невозможен. Зато поглощенная при образовании энергия выделится потом при сгорании гидразина в ЖРД и пойдет на повышение удельного импульса — главного показателя совершенства двигателя. Пара кислород-керосин позволяет получить удельную тягу для двигателей первой ступени в районе 300 секунд. Замена жидкого кислорода на азотную кислоту ухудшает эту величину до 220 секунд. Такое ухудшение требует увеличения стартовой массы почти в два раза. Если же заменить керосин гидразином, большую часть этого ухудшения можно «отыграть». Но военным было нужно, чтобы горючее не замерзало, и они требовали альтернативу.
Пути разошлись
И тут пути наших и американских химиков разошлись! В СССР химики придумали способ получения несимметричного диметилгидразина, а американцы предпочли более простой процесс, в котором получался монометилгидразин. Обе эти жидкости, несмотря на их чрезвычайную ядовитость, устраивали и конструкторов, и военных. К аккуратности при обращении с опасными веществами ракетчикам было не привыкать, но все же новые вещества были настолько токсичными, что обычный противогаз не справлялся с очисткой воздуха от их паров! Нужно было либо использовать изолирующий противогаз, либо специальный патрон, который окислял токсичные пары до безопасного состояния. Зато метилированные производные гидразина были менее взрывоопасными, меньше впитывали водяные пары, были термически более стойкими. Но вот температура кипения и плотность по сравнению с гидразином понизились.
Поэтому поиски продолжались. Американцы одно время очень широко использовали «Аэрозин-50» — смесь гидразина и НДМГ, что было следствием изобретения технологического процесса, в котором они получались одновременно. Позднее этот способ был вытеснен более совершенными, но «Аэрозин-50» успел распространиться, и на нем летали и баллистические ракеты «Титан-2», и корабль «Аполлон». Ракета «Сатурн-5» разгоняла его к Луне на жидком водороде и кислороде, но собственный двигатель «Аполлона», которому нужно было включаться несколько раз в течение недельного полета, должен был использовать самовоспламеняющееся долгохранимое топливо.
Тепличные условия
Но дальше с баллистическими ракетами произошла удивительная метаморфоза — они спрятались в шахты, для защиты от первого удара противника. При этом уже не требовалось морозостойкости, так как в шахте воздух подогревался зимой и охлаждался летом! Топливо можно было подбирать, не учитывая его морозоустойчивости. И сразу же двигателисты отказались от азотной кислоты, перейдя на чистый азотный тетраоксид. Тот самый, что кипит при комнатной температуре! Ведь давление в баке повышенное, а при повышенном давлении и температура кипения нас беспокоит гораздо меньше. Зато теперь коррозия баков и трубопроводов уменьшилась настолько, что стало возможным хранить ракету заправленной на протяжении всего срока боевого дежурства! Первой ракетой, которая могла стоять заправленной 10 лет подряд, стала УР-100 конструкции КБ Челомея. Почти одновременно с ней появилась гораздо более тяжелая Р-36 фирмы Янгеля. Нынешний ее потомок, последняя модификация Р-36М2, кроме баков, мало имеет общего с первоначальной ракетой.
По энергетическим характеристикам пары «кислород — керосин» и «четырехокись азота — НДМГ» очень близки. Но первая пара хороша для космических ракет-носителей, а вторая — для МБР шахтного базирования. Для работы с такими ядовитыми веществами была разработана специальная технология — ампулизация ракеты после заправки. Смысл ее понятен из названия: все магистрали перекрываются необратимо, чтобы избежать даже малейших утечек. Впервые она была применена на ракетах для подводных лодок, которые тоже использовали такое топливо.
Твердое топливо
Американские же ракетчики для боевых ракет предпочли твердое топливо. Оно имело несколько худшие характеристики, зато ракета требовала гораздо меньше подготовительных операций при запуске. Наши тоже пытались использовать твердотопливные ракеты, но последнюю ступень все равно приходилось делать жидкостной, для того чтобы скомпенсировать разброс работы твердотопливных двигателей, которые невозможно регулировать так, как жидкостные. А позднее, когда появились ракеты с несколькими боеголовками, на последнюю жидкостную ступень легла задача «разведения» их по целям. Так что пара «АТ-НДМГ» без работы не осталась. Не остается и сейчас: на этом топливе работают двигатели космического корабля «Союз», Международной космической станции и многих других аппаратов.
