Кіріспе
Динитроген тетроксиді, көбінесе азот тетроксиді (НТО) деп аталады, кейде (әсіресе бұрынғы КСРО/Ресейлік ракета инженерлері арасында) амил деп те аталады, бұл N2O4 химиялық қосылысы. Ол химиялық синтезде қолданылатын пайдалы реагент. Ол азот диоксидімен тепе-теңдік құрайды. Оның молярлық массасы 92,011 г/моль. Динитроген тетроксиді – күшті тотықтырғыш, ол гипероликалық (өздігінен тұтанды) түрде гидразиннің түрлі формаларымен жанасқанда реакцияға түседі, бұл оны ракеталар үшін жиі қолданылатын екі компонентті отынға айналдырды.
Ракеталық қозғалтқыш ретінде пайдалану
Азот тетроксиді ең маңызды ракеталық қозғалтқыштардың бірінде тотықтырғыш ретінде қолданылады, себебі оны бөлме температурасында сұйық күйде сақтауға болады. Перулік ғалым Педро Паулет 1927 жылы 1890 жылдарда серіппелі соплолары бар, периодты түрде буланған азот тетроксиді мен мұнай бензинін тұтандыру үшін ұсқынға жіберілген ракеталық қозғалтқышпен тәжірибе жасағанын хабарлады, қозғалтқыш минутына 300 импульстік жарылыс жасады. Паулет неміс ракеталық қауымдастығы Verein für Raumschiffahrt (VfR) бас кеңсесіне сапар шекті және 1928 жылдың 15 наурызында Валье Паулеттің сұйық отынмен жұмыс істейтін ракеталық дизайнын VfR басылымы Die Rakete-де жоғары бағалады, қозғалтқыштың "керемет күші" бар екенін айтты. Паулетке жақын арада нацистік Германия ракеталық технологияны дамытуға көмектесуді ұсынды, бірақ ол көмектесуден бас тартты және отынының формуласын ешқашан бөліспеді. 1944 жылдың басында неміс ғалымдары динитроген тетроксидінің ракеталық отынға тотықтырғыш ретінде қолданылу мүмкіндігін зерттеді, бірақ немістер оны S Stoff (тұманды азот қышқылы) қоспасы ретінде өте шектеулі түрде ғана қолданды. 1950 жылдардың соңында ол АҚШ және КСРО-да көптеген ракеталар үшін таңдамал сақталынатын тотықтырғышқа айналды. Гидразин негізіндегі ракеталық отынмен бірге қолданғанда ол гиперголдық отын болып табылады. Бұл комбинацияның ең алғашқы қолданылған жерлерінің бірі – бастапқыда құрлықтан-құрлыққа баллистикалық зымыран ретінде, содан кейін көптеген ғарыш аппараттарын ұшыруға пайдаланылған Titan отбасы ракеталары болды. АҚШ-тың Gemini және Apollo ғарыш кемелерінде, сондай-ақ Space Shuttle-да қолданылған, ол геостационарлық спутниктердің көпшілігінде және көптеген терең ғарыш зерттеуші аппараттарында орбиталық түзеуші отын ретінде қолданыла береді. Сонымен қатар, ол Ресейдің Proton ракетасының негізгі тотықтырғышы болып табылады. Динитроген тетроксиді отын ретінде қолданылғанда, әдетте азот тетроксиді деп аталады және NTO аббревиатурасы кеңінен қолданылады. NTO көбінесе титан қорытпаларындағы кернеулік коррозияның пайда болуын тежеу үшін аздаған мөлшерде азот оксиді қосылған күйде қолданылады, ал осы формадағы отын сапалы NTO азоттың аралас оксидтері (MON) деп аталады. Көптеген ғарыш аппараттары қазір NTO орнына MON қолданады; мысалы, Space Shuttle реакциялық басқару жүйесі MON3 (салмағы бойынша 3% NO құрамындағы NTO) қолданды.
Аполлон-Союз апаты
1975 жылғы 24 шілдеде «Аполлон-Союз» сынақ жобасының ұшуынан кейін Жерге түсетін кезеңде үш АҚШ астронавты NTO улануынан зардап шекті. Бұл қателікке баламаған қосқыштың себеп болғаны анықталды, ол кабинаға таза ауа келгеннен кейін бағытталғыш қозғалтқыштардың жұмыс істеуіне мүмкіндік берді, нәтижесінде NTO газы кабинаға енді. Түсу кезінде бір экипаж мүшесі есінен танып қалды. Қонаққа қонғаннан кейін экипаж химиялық факторларға байланысты пневмония және ісіну салдарынан бес күн ауруханада жатты.
N2O4 пайдалану арқылы электр энергиясын өндіру
N2O4-тің қайтымды түрде NO2-ге ыдырауға бейімділігі, оны жоғары технологиялық қуат өндіру жүйелерінде «диссоциацияланатын газ» ретінде пайдалануды зерттеуге алып келді. «Салқын» динитроген тетрооксиді қысылып, қыздырылады, нәтижесінде молекулалық салмағының жартысына тең азот диоксидіне ажырайды. Бұл ыстық азот диоксиді турбина арқылы кеңейтіліп, салқындатылып, қысымы төмендетіледі, содан кейін жылу шығару құрылымында одан әрі салқындатылып, бастапқы молекулалық салмақта азот тетрооксидіне қайта бірігеді. Бұл жағдайда, толық циклді қайта бастау үшін оны қысу әлдеқайда жеңілдеу болады. Мұндай диссоциациялық газды Брейтон циклдары қуатты түрлендіру жабдықтарының тиімділігін едәуір арттыруға мүмкіндік береді. Азот диоксидінің жоғары молекулалық салмағы және буға қарағанда көлемдік кеңею коэффициентінің кіші болуы турбиналарды ықшамдауға мүмкіндік береді. N2O4 1985 жылдан 1987 жылға дейін жұмыс істеген, қолданыстан шығарылған Памир 630D портативті ядролық реакторындағы «нитрин» жұмыс сұйықтығының басты құрауышы болды.