Главная В избранное Контакты News О проекте Планы сайта Карта Гостевая
счетчик сайта
Размер шрифта:

>>Найти: на:

Кратко:

История открытия титана.

Вплоть до XIII века человеку было известно всего лишь семь металлов, сера и углерод.

Восемь веков назад начался период алхимии. Он продолжался пятьсот лет, и за эти пять веков в качестве побочных продуктов алхимических поисков и при переработке руд металлургами было выделено ещё пять химических элементов: цинк, мышьяк, сурьма, висмут, фосфор.

В первой половине XVIII века были открыты платина, кобальт и никель. Таким образом, более двухсот лет назад людям были известны всего 17 химических элементов.

Со второй половины XVIII века начала формироваться современная химия. На смену алхимикам, пытавшимся искусственно получить золото, пришли химики-аналитики. Многовековой застой в химии кончился. За несколько десятилетий были исследованы сотни ранее неизвестных соединений, открыты многие химические элементы.

Поисками новых веществ занимались не только учёные-химики, но и многочисленные любители, среди которых был и английский священник Уильям Грегор, занимавшийся минералогией. В 1791 году ему удалось обнаружить ранее не встречающийся минерал, и выделить из него новый химический элемент. Минерал, обнаруженный Грегором, вскоре назвали менаканитом по имени местности, где он впервые был найден, а белый оксид нового элемента (оксид титана, в природе в свободном виде титан не встречается) получил название — менакин.

В 1795 году уже известный немецкий учёный Мартин Клапрот (ставший позже профессором Берлинского университета, иностранным почётным членом Академии наук в Петербурге), первооткрыватель урана и циркония, при анализе минерала, известного в то время как "красный венгерский шерл", выделил из него оксид неизвестного элемента.

Предстояло назвать новый металл. Клапрот по этому поводу писал следующее: "Для вновь открываемого элемента трудно подобрать название, указывающее на его свойства, и я нахожу, что лучше всего подбирать такие названия, которые бы ничего не говорили о свойствах и не давали бы таким образом повода для превратных толкований. В связи с этим мне захотелось для данной металлической субстанции подобрать, так же, как и для Урана, имя из мифологии; поэтому я называю новый металлический осадок титаном — в честь древних обитателей земли".

Догадываясь, что титан и элемент, обнаруженный Грегором, один и тот же металл, Клапрот провёл сравнительный анализ красного венгерского шерла и менаканита, и, убедившись в их идентичности, признал приоритет Уильяма Грегора в открытии нового элемента. Но "крестным отцом" титана всё же был признан Клапрот.

Важные свойства сплавов титана:

Сплав титана — алюминия — ванадия можно использовать как конструкционный материал ионных ракетных двигателей.

Высокая коррозионная стойкость титановых сплавов, их жаро­прочность позволяют изготовлять из них форсуночные головки и форсунки ракет. В частности, титановый сплав применен для передней части корпуса ракеты "Авангард". В результате трения о воздух эта часть корпуса сильно нагревается, её температура в некоторые моменты превышает 800°С. Но титановый сплав выдерживает такой нагрев и даже при столь высокой температуре обеспечивает необхо­димую прочность конструкции.

 

Человек и Космос

Титан - металл будущего.

Живя на уютной Земле, мы редко задумываемся над тем, какое место занимает наша планета во всей Вселенной и что представляет собой солнечная система. Но уже начавшаяся космическая эра настоятельно побуждает нас, в том числе и тех, кто непосредственно не связан с космонавтикой, обращать свои мысленные взоры за пределы Земли. И что же мы видим?

Сразу же за тонкой земной атмосферой начинается бездна космоса. Планеты, их спутники и даже звезды — совсем крохотные образования вещества по сравнению с этой бездной почти абсолютной пустоты.

Представим себе солнечную систему, уменьшенную в 2 миллиарда раз.

Диаметр её составит всего четыре с половиной километра. Огромное Солнце станет небольшим шаром диаметром 70 сантиметров, а планеты будут ещё меньше. Меркурий и Марс превратятся в зернышки, Земля и Венера — горошины. Уран и Нептун покажутся грецкими орехами, а гигантские Сатурн и Юпитер — яблоками средней величины. Отделять эти зернышки и горошины друг от друга будут многие десятки и сотни метров пространства. Расстояние же между Ураном и Нептуном, самыми удаленными от Солнца планетами, которые на нашей уменьшенной модели выглядят грецкими орехами, достигнет почти километра.

Таким образом, на пространстве в 16 квадратных километров будут размещены несколько зернышек, горошин, орехов и яблок, а также золотистый шар, достигающий размеров мяча. Вот и всё, что приходится на долю вещества, остальное занимает космическое пространство.

Картина солнечной системы, образно нарисованная Константином Эдуардовичем Циолковским, помогает отчётливо представить громаду космоса и наше очень скромное место в нём. Но, несмотря на столь, казалось бы, незаметное положение, люди уже начали великий штурм мироздания, посылая плоды своего разума и творения своих руд как к ближайшим, так и отдаленным космическим объектам. Аппараты, созданные на Земле, достигают не только Луны. Но и Венеры, Марса, Юпитера.

Если до Луны корабль летит всего трое суток, то время достижения Венеры и Марса измеряется уже многими месяцами, а полёт к Сатурну и Юпитеру занимает годы. Между тем космическое пространство — не слишком уютно для путешествий. Там царит ледяной холод, но сторона корабля, повернутая к Солнцу, сильно нагревается. Такие температурные контрасты действуют самым отрицательным образом на материалы, из которых изготовлен космический аппарат.

Не идут на пользу кораблю и частицы космической пыли, щедро рассыпанной по всему пространству Вселенной, через которую летательному аппарату нередко приходится "продираться". Вредна и космическая радиация. Казалось бы, чем может вредить пустота — космический вакуум, огромнейшее безвоздушное пространство? А между тем, вакуум далеко не безобиден.

Эксперименты, проведенные учёными с различными металлами в глубоком вакууме, позволили обнаружить любопытные факты. В результате экспериментов выяснилось, что глубокий вакуум действует на металлы очень специфически: кадмий, цинк, магниевые сплавы... закипают и испаряются, многие другие металлы, хотя и в меньшей степени, но тоже начинают терять свои собственные атомы. Наиболее устойчивыми в вакууме оказались сталь и титан, а также вольфрам и платина. Менее устойчив, но ещё достаточно надёжен алюминий. Остальные металлы мало пригодны для эксплуатации в открытом космосе.

Эти эксперименты были проведены сравнительно недавно — уже после того, как титан стали применять в космической технике. Тогда, разумеется, не знали, что новый металл очень устойчив в вакууме, но и без того у титана имелось немало достоинств, среди которых на первом месте прочность и лёгкость — они и определили быстрый рост его применения в космической технике.

С каждым запуском кораблей серии "Аполлон" в межпланетное пространство стартовали более 60 тонн титановых сплавов. Узлы и детали из сплавов титана использовались не только в самом корабле "Аполлон", но и в лунном модуле, и в трехступенчатой ракете-носителе "Сатурн-5", которая выводила космических путешественников на траекторию полета к Луне.

На космическом корабле "Аполлон" насчитывается около сорока титановых емкостей, предназначенных для хранения химически активных веществ, входящих в состав горючего. В частности, в титановых баках хранятся монометилгидразин, используемый как топливо, тетраксидазот, применяемый в качестве окислителя, и жидкие газы — кислород, водород, азот и гелий. Воздух, который служит для вентиляции кабины в космических полетах, содержится в титановых цилиндрах под давлением, превышающим 200 атмосфер.

Третья ступень ракеты-носителя «Сатурн V», 84В, предназначалась для выведения «Аполлона» на орбиту вокруг Земли и последующего разгона для полёта к Луне. На подлете к Луне «Аполлон» отделялся от ступени, а сама ракета либо врезалась в поверхность Луны, либо выходила в межпланетное пространство, становясь спутником Солнца.

В лунном модуле, опускавшемся на пыльную поверхность нашего естественного спутника, из нового конструкционного материала изготовлена камера сгорания жидкостного ракетного двигателя. В гигантской ракете "Сатурн-5" сосуды высокого давления и лопасти стабилизаторов тоже из титана.

Корпус ракеты "Титан-II", которая выводила на околоземную орбиту космический корабль "Джемини", высотой 27 метров и диаметром 3 метра был изготовлен из титана с использованием некоторого количества сплавов на основе алюминия и магния. Кабины космических кораблей "Джемини" и "Меркурий" почти полностью были сделаны из титана.

Титановые сплавы были успешно использованы для корпусов двигателей американских космических кораблей "Пионер-4", "Юнона-2", "Юпитер-С". Новый промышленный металл применяется и в установках для запуска ракет.

Титан — металл, который в немалой степени обеспечил и обеспечивает многие достижения в освоении космического пространства.

Сегодня космические перевозки уже не фантастика, а реальность. Но стоят они фантастически дорого. Отсюда понятно, насколько важно поставлять для орбитальных и лунных станций, монтируемых непосредственно в космосе, конструкционный материал, который был бы высокопрочным и вместе с тем не слишком плотным. Таким материалом как раз и является титан. Металл не только сохранит в космосе все свои достоинства, но и лишится некоторых присущих ему недостатков.

Например, в межпланетном пространстве значительно упростится сварка титана: не надо будет защищать металл от взаимодействия с воздухом, так как такового в космосе попросту нет. Сваривается же титан отлично. При испытаниях сваренного образца на прочность гораздо чаще случается так, что разрывается основной металл, а не сварной шов.

Но возможна ли сама по себе сварка в условиях невесомости? Предстояло проверить это на практике. Оказалось, что в космосе металлы свариваются так же надежно, как и на Земле. Успешные эксперименты по автоматической сварке и резке титана в межпланетном пространстве провели в октябре 1969 года советские космонавты Г.С. Шонин и В.Н. Кубасов во время группового полёта трёх космических кораблей "Союз". Самая первая экспедиция на Луну доставила с нашего естественного спутника образцы пород с очень большим содержанием титана. Впоследствии оказалось, что "Аполлон-11" совершил посадку в районе титанового месторождения. Образцы лунного грунта, доставленные советскими автоматическими станциями и другими американскими кораблями, были взяты в иных местах нашего естественного спутника и содержали уже гораздо меньше титана. Но даже и это "низкое" содержание значительно превосходит процент содержания элемента в земной коре. Итак, Луна богата титаном. Запомним это. И обратим внимание на то, что уже не первый год (и не только в научно-фантастической литературе, но и в самой что ни на есть серьезной печати) появляются материалы, рассказывающие о перспективах космической металлургии, о неизбежном её возникновении и её преимуществах.

Предполагают, что энергию для металлургических предприятий будущего дадут солнечные нагревателе. Сфокусированные солнечные лучи будут плавить любые соединения и самые тугоплавкие металлы. Космический вакуум намного упростит технологию получения целого ряда металлов, в том числе и титана.

Теперь давайте немного помечтаем. Перенесемся в XXII век. Луна уже обитаема. Здесь живут и работают люди, исследуют космическое пространство и недра нашего спутника, ведут самые разнообразные работы. Вряд ли сюда будут возить с Земли основные материалы для строительства — намного дешевле и целесообразней добывать их прямо на месте.

В отношении металлов очень сомнительно, что для создания объектов, находящихся в безвоздушном пространстве, будут использовать платину или вольфрам. Значит, остаются только сталь, титан и алюминий. Но сталь плохо переносит космический холод, алюминий же не настолько прочен, чтобы конкурировать с титаном. К тому же, будет ли он найден на Луне? Неизвестно. А титан обнаруживают на каждом "обжитом" участке лунной поверхности. Так что, по всей вероятности, именно титан будет основным конструкционным материалом для сооружений, изготовляемых и монтируемых непосредственно в космосе. Титановые заводы, работающие в идеальном вакууме, будут производить гораздо более дешевый металл, чем если бы они работали на Земле. Титану найдется очень много дел в межпланетном пространстве, и сейчас даже трудно представить себе будущее этого металла во всей полноте. Можно только с уверенностью сказать, что будущее это — большое и прекрасное. Титан хорошо послужит людям в завоевании космоса.

 

Лит-ра: Г.И. Николаев. Металл века.
Подготовил: Владимир Каланов, "Знания-сила".

>>>Читайте дальше: Космические корабли древности.

Первая в мире ракета с ЖРД.Путь в космос начинался с войны. «ФАУ-1»«ФАУ-2»Первый искусственный спутник Земли.Первый американский ИСЗ Эксплорер. •----- • Космический корабль будущегоАнтиматерия в ракетных двигателяхТитан - металл будущего.Космические корабли древности.

 
 
Главная В закладки Контакты Новости О проектеПланы сайта

 

 

 

 

   
Rambler's Top100 Рейтинг ASTROLAB


© KV

В таких пунктах приема лома тебя точно не обманут.