Введение
Гидроксиламиновый нитрат или нитрат гидроксиламина (HAN) — неорганическое соединение с химической формулой [NH3OH]+[NO3]−. Это соль, образованная гидроксиламином и азотной кислотой. В чистом виде представляет собой бесцветное гигроскопичное твердое вещество. Он обладает потенциалом для использования в качестве ракетного топлива как в виде раствора в монопропеллентах, так и в бипропеллентах. Ракетные топлива на основе гидроксиламинового нитрата (HAN) являются перспективным и эффективным решением для будущих миссий с использованием экологически чистых компонентов топлива, поскольку обеспечивают на 50% более высокую производительность при том же объеме топливного бака по сравнению с коммерчески используемым гидразином.
Свойства
Соединение представляет собой соль с разделенными гидроксиаммониевыми и нитрат-ионами. Нитрат гидроксиламмония нестабилен, поскольку содержит как восстановитель (катион гидроксиламмония), так и окислитель (нитрат-ион), что аналогично ситуации с нитратом аммония. Обычно с ним работают в виде водного раствора. Раствор обладает коррозионными и токсичными свойствами и может быть канцерогенным. Твердый нитрат гидроксиламмония нестабилен, особенно в присутствии следовых количеств железа(III).
Приложения
HAN находит применение в качестве компонента ракетного топлива как в твердом, так и в жидком виде. HAN и динитрамид аммония (ADN), другое энергетическое ионное соединение, исследовались как менее токсичные заменители токсичного гидразина для ракет с моноприводом, где для разложения требуется только катализатор. HAN и ADN могут использоваться в качестве монопропеллентов в водном растворе, а также при растворении в топливных жидкостях, таких как метанол. HAN используется в перехватчике фазы разгона сетевого централизованного воздушного оборонительного комплекса, разрабатываемого компанией Raytheon. В качестве твердого окислителя топлива он обычно связывается с полимером глицидилового азида (GAP), полибутадиеном с гидроксильными концевыми группами (HTPB) или полибутадиеном с карбоксильными концевыми группами (CTPB) и требует предварительного нагрева до 200–300 °C для разложения. При использовании в качестве монопропеллента катализатором служит благородный металл, аналогичный другим монопропеллентам, использующим серебро, палладий или иридий. HAN также позволил разработать твердые ракетные двигатели, которыми можно управлять электрически, включая и выключая их. Разработанные DSSP для специальных эффектов и микродвигателей, эти двигатели стали первыми на основе HAN, запущенными в космос, в том числе на борту SpinSat Научно-исследовательской лаборатории ВМС, запущенного в 2014 году. Он использовался в топливно-окислительной смеси, известной как "AF M315E", запуск которой первоначально планировался на 2015 год, но в конечном итоге был осуществлен и развернут 25 июня 2019 года. Удельный импульс AF M315E составляет 257 с.
Китайская корпорация аэрокосмической науки и техники (CASC) провела демонстрацию двигателя на основе HAN на борту микроспутника в январе 2018 года. Японский демонстрационный спутник Innovative Satellite Technology Demonstration 1, запущенный в январе 2019 года, содержит демонстрационный двигатель, использующий HAN, и успешно работал на орбите. HAN также иногда используется в ядерной переработке в качестве восстановителя ионов плутония.