研究人员正在开发一种新型火箭推进剂，由水和“纳米级铝”粉末的冷冻混合物制成，比传统推进剂更环保，可以在月球，火星和其他含水体上制造。
普渡大学机械工程副教授Steven Son说，铝 – 冰或ALICE推进剂可用于将火箭发射到轨道和长距离太空任务中，也可用于为燃料电池产生氢气。
普渡大学正在与宇航局，空军科学研究办公室和宾夕法尼亚州立大学合作开发ALICE，这是今年早些时候用来发射一枚9英尺高的火箭。这辆车在距离校园大约10英里的Purdue Scholer农场上达到了1300英尺的高度。
“这是一个概念证明，”儿子说。“它可以改进并变成一种实用的推进剂。从理论上讲，它也可以在月球或火星等遥远的地方制造，而不是以高成本运输。”
来自航天器的调查结果显示，火星和月球上有水，水也可能存在于小行星，其他卫星和太空中的物体上，Son说，他也有礼貌地任命为航空和航天学副教授。
铝颗粒的微小尺寸，直径约为80纳米，或十亿分之一米，是推进剂性能的关键。航空航天学院的研究助理教授TimothéePourpoint说，纳米粒子比大粒子更快地燃烧，能够更好地控制反应和火箭的推力。
“它被认为是绿色推进剂，主要产生氢气和氧化铝，”Pourpoint说。“相比之下，每次航天飞机飞行在固体助推火箭中消耗约773吨氧化剂高氯酸铵。这些飞行的废气中立即出现约230吨盐酸。”
ALICE通过水和铝之间的化学反应提供推力。当铝点燃时，水分子提供氧气和氢气以燃烧燃烧，直到所有粉末燃烧。
“驴友可能有一天会更换一些液体或固体推进剂，并且，当完善时，可能比传统推进剂具有更高的性能，”Pourpoint说。“它在冷冻时也非常安全，因为很难不小心点燃。”
Son说，这项研究正在帮助训练新一代工程师在学术界，工业界，NASA和工作。十几名本科生和研究生参与了这个项目。
“对于学生来说，获得这种先进和彻底的训练是不寻常的 – 从基础科学概念一直到经过地面测试和发射的飞行器，”他说。“这是整个频谱。”
今年夏天在航空航天研究所会议期间提交的技术论文中详细介绍了研究结果。这些论文将于明年在会议论文集中发表。
宾夕法尼亚州立大学的主要工作是机械工程教授Richard Yetter和助理教授Grant Risha。
该研究的Purdue部分基于该大学的Maurice J. Zucrow实验室，研究人员在那里建立了一个特殊的测试单元和控制室来测试火箭。火箭的发射场位于普渡大学兽医学院维护的设施内。
“在校园附近有一个发射场，极大地促进了这个项目，”Pourpoint说。
其他研究人员以前曾在推进剂中使用铝颗粒，但这些推进剂通常还含有较大的微米级颗粒，而新燃料含有纯纳米颗粒。
过去十年中，制造商已经学会了如何制造比过去更高质量的纳米铝颗粒。燃料需要冷冻有两个原因：它必须是坚固的，在受到发射力的作用下保持完整，并确保它在使用前不会缓慢反应。
最初是糊状物，燃料被装入圆柱形模具中，金属棒穿过中心。冷冻后，取下棒，留下一个与固体燃料筒长度相同的空腔。点燃燃料上方的小型火箭发动机，将热气体送入中心孔，使ALICE燃料均匀点燃。
“这基本上与航天飞机的两个固体燃料火箭助推器使用的基本程序相同，”Son说。“电动火柴点燃一个小型电动机，然后点燃一个更大的电动机。”
未来的工作将集中在完善燃料，也可能探索使用纳米粒子制造凝胶燃料的可能性。这样的凝胶表现得像液体燃料，使得可以改变燃料被泵入燃烧室的速率，以上下调节电动机并增加车辆的距离。
Son说，凝胶燃料也可以与含有大量氢的材料混合，然后用于运行氢燃料电池和火箭发动机。
