А внутри – звездная пыль: ученые из Самары запустили самую большую в мире установку для изучения экстремального горения

Самарские ученые запустили в работу уникальную установку

Фото: Ольга НОВИКОВА

Ученые Самарского университета 5 июля 2022 года запустили самую большую в мире установку для изучения процессов горения в экстремальных условиях. Новый аппарат позволит сделать существенный шаг в разработке более эффективных и экологичных двигателей для автомобилей и авиации, а также приблизит ученых к разгадке тайн зарождения вещества во Вселенной. Журналист «КП-Самара» побывала в лаборатории и выяснила, какие эксперименты задумали исследователи и как работает суперсовременная аппаратура.

От сверхвысоких температур до экстремального холода

Из лаборатории «Физика и химия горения» Самарского университета доносится равномерный гул, вокруг опутанного проводами металлического куба суетятся люди в белых халатах, время от времени вспыхивают зеленым светом лучи лазера. Момент действительно волнительный – исследователи приступают к проведению первых экспериментов на самой большой в мире установке экстремального горения. Установку строили с 2017 года, а последние несколько месяцев посвятили отладке аппаратуры и процессов.

Конструкцию установки разработали в Самарском университете

Фото: Ольга НОВИКОВА

- Установка предназначена для изучения процессов горения в экстремальных условиях, - объясняет главный научный сотрудник лаборатории, профессор Валерий Азязов. – Причем речь как об экстремально высоких температурах в несколько тысяч градусов, которые возникают, например, в двигателях внутреннего сгорания самолетов и ракет, так и о рекордно низких температурах в минус 250-270 градусов, которые существуют в космосе. Установка умеет, во-первых, создавать эти самые экстремальные условия в широком диапазоне, а во-вторых – обладает очень высокой чувствительностью, благодаря которой мы можем фиксировать результат.

Чтобы поднять полуторатонную вакуумную камеру на третий этаж, понадобился строительный кран. Фото: Никита Бондаренко

Размер имеет значение

Похожие установки в мире можно пересчитать по пальцам, но точно такой же нет ни одной. Ученые и аспиранты Самарского университета сами разработали все чертежи, контролировали изготовление комплектующих и собирали аппаратуру общей стоимостью около 70 миллионов рублей. Лаборатория занимает целый зал, а сама вакуумная камера, в которой проводятся эксперименты, имеет два метра в длину и метр в высоту. Это самая большая подобная установка в мире. Размер имеет значение – чем он больше, тем больше видов дополнительного оборудования можно подключить и тем больше видов исследований проводить. А еще - тем более "чистым" и достоверным получится результат. Для того, чтобы поднять полуторатонную камеру на третий этаж, понадобился строительный кран.

Лазерная установка помогает ионизировать и поймать молекулы, получившиеся в результате эксперимента.

Фото: Ольга НОВИКОВА

- Для нашей работы очень важна чистота – чтобы получить достоверные результаты, в камере не должно быть никаких лишних молекул, - отметил Валерий Азязов. – Нам удалось при монтаже добиться максимально возможных параметров по вакууму. Но все равно перед каждым экспериментом мы обязательно откачиваем из камеры возможные лишние молекулы, которые могут исказить результат.

Ученые уже приступили к исследованиям процессов образования сажи в двигателях

Фото: Ольга НОВИКОВА

Поймать и изучить

Сердце установки - высокотемпературный химический микрореактор в виде тоненькой трубки из карбида кремния, специально разработанный самарскими учеными. На Земле карбид кремния встречается крайне редко, однако он широко распространен в космосе в виде частиц «звездной пыли». 20-сантиметровая трубка способна нагреваться до экстремально высокой температуры и позволяет проводить уникальные эксперименты.

- Во время экспериментов в эту трубку поступает газовая смесь изучаемых реагентов, разбавленная инертным газом, - объясняют ученые. – Получившие в результате эксперимента молекулы отправляются в камеру с мощным лазером. Там они ионизируются, что дает возможность поймать и изучить.

Установка позволит изучать процессы горения в экстремальных условиях

Фото: Ольга НОВИКОВА

Первые эксперименты уже начались. Сейчас самарские ученые изучают процессы окисления и разрушения сажи, которая образуется при сгорании топлива.

- Главная цель – придумать, как снизить образование сажи, - пояснил первый проректор - проректор по научно-исследовательской работе Самарского университета Андрей Прокофьев. - Результаты этих экспериментов позволят сделать существенный шаг в двигателестроении, станут основой для разработки более экологичной камеры сгорания, а также позволит выработать новые виды топлива.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ:

В Самаре студенты придумали «грелку-скафандр» для защиты смартфона от русских морозов

Разработка позволяет гаджету работать несколько часов при температуре в минус 20 градусов (подробности)