高速红外线显示更安全的自燃推进剂
当 SpaceX 的 Crew Dragon 太空舱在其首次载人任务后于 8 月从佛罗里达海岸溅落时，里面的两名宇航员无法立即离开太空舱。外面的技术人员必须确认空气中没有来自肼的蒸气，肼是车辆的自燃推进器使用的一种剧毒燃料。现在，普渡大学的燃烧研究人员正在研究一种更安全、毒性更低的自燃推进剂，并使用一种涉及可见光和红外高速摄像机的新技术研究其爆炸反应。自燃是相互接触时会立即点燃的物质。
普渡大学 Alfred J. McAllister 机械工程教授、推进剂、炸药和烟火等高能材料专家史蒂文·森 (Steven Son) 说：“自爆自燃一直被使用到阿波罗时代和之前。” “它们可以在室温下储存，混合后会立即点燃，这使得它们比低温燃料更通用、更可靠。”
尽管它们在火箭中的使用是有据可查的，但目前的自燃燃料对人类来说也是出了名的危险，而且对环境也有害。与大多数其他自燃燃料不同，氨硼烷 (NH3BH3) 是一种固体材料，在典型的大气条件下稳定。由于其氢密度，它首先被开发为氢的固态存储介质。但燃烧研究人员最近发现了它的自燃特性，可以用作混合推进剂的一部分。
“在将其用于现实世界之前，我们必须了解控制其行为的基本燃烧科学，”普渡大学机械工程助理教授 Chris Goldenstein 说。 “我们正在使用一种结合可见光和红外成像的新方法来表征燃烧过程。”
红外成像使研究人员能够在整个燃烧过程中看到火焰的化学成分。 “每个分子都有一个独特的光谱指纹，”Goldenstein 说。 “通过寻找特定波长的光，我们可以确定某些分子在空间中的分布位置，并了解燃烧过程的完成程度。许多所需的波长是肉眼看不到的，而红外成像是看到它们的唯一方法。”
由于反应发生在几毫秒内，研究人员使用能够每秒捕获至少 2,000 帧的专业相机。高速视频显示出显着且迅速扩大的绿色闪光，展示了自燃物质的威力。
“我们通常从非常小的样本开始，”博士迈克尔拜尔说。普渡大学航空航天学院的学生，他在 Zucrow 实验室进行实验。 “我们只使用了一点氨硼烷粉末，在它上面是一个注射器，可以分配一微升的氧化剂液滴，在这种情况下，氧化剂是发白的硝酸。即便如此，它仍然是一个相当大的爆炸。这几毫秒为我们提供了描述点火特征所需的所有数据。”
Son 说：“多亏了红外成像，我们看到了很多 BO2 信号，这让我们感到惊讶。这表明氨硼烷比传统的硼燃料实现了更好的完全燃烧。”
尽管氨硼烷的毒性可能低于传统的基于肼的自燃剂，但与所有含能材料一样，使用它仍然相当危险。但 Zucrow 实验室自 1948 年以来一直在研究推进技术，是学术界为数不多的具备充分研究高能材料的实验室之一。
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