发射卫星的火箭用什么燃料成本低?而且环保无毒?

2024-11-22 15:50:00
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正如汽车有的烧汽油、有的烧柴油、有的烧天然气一样,空间运输大卡车运载火箭也可以有不同的选择。我国现役长二系列、长三甲系列、长四乙系列以及俄罗斯的质子号主要依靠四氧化二氮和偏二甲肼提供飞行所需能量,而美国航天飞机大橙罐、德尔塔IV芯级、欧洲阿丽亚娜五号芯级、日本H-2系列火箭芯级、还有即将复飞的胖五芯级,依赖的则是液氢液氧,早年享誉全球的土星五号基础级、近年蜚声太阳系的猎鹰系列、苏联能源号助推、乌克兰天顶号、俄罗斯安加拉号、联盟号、以及我国新一代长六、长七、胖五助推仰仗的都是液氧煤油。当然,如果运载火箭的投资方和设计师愿意,也可以选用固体丁羟、液氧甲烷、液氧乙醇等等。



我国现役液体火箭大部分为传统四氧化二氮和偏二甲肼燃料,常温可存储是不二选择,但是这对兄弟除了价格昂贵之外,一个遇水变强酸,一个有毒伤肝,在地面对人、对环境不那么友好,因而现役火箭亟待更新换代。液氢液氧推进是欧美日的最爱,但是氢分子量只有2,沸点低、密度小、易泄漏易燃易爆,除了贵之外,在地面维护特别麻烦、困难和危险。固体推进剂在精细控制、生产制造方面有待攻关,时下热门的液氧甲烷工程可行性还有待验证,出于技术、维护和成本等诸多原因,我国火箭更新换代更大比例地选用了液氧煤油路线。


目前,我国长征五号系列大型运载火箭已经在使用液氧煤油推进剂了。



如果用了液氧煤油,运载火箭射前加注将变得和加油站加油一样容易。美俄在这方面有着无与伦比的成功经验。

1950年代,美国在数千种推进剂配方中优选出了液氧煤油组合,可观的比冲,低廉的成本,便捷的操作,洛克达因公司研制的F-1液氧煤油发动机以五机并联的方式成为阿波罗计划中土星五号的核心动力,太空探索公司研制的Meilin 1D液氧煤油发动机以九机并联、深度节流的方式实现猎鹰九号系列火箭通用芯级的垂直回收。

美苏争霸期间,苏联优化了高能煤油合成配方,实现了液氧液氧煤油推进效率的提升,动力机械科研生产联合体研制的RD-107/108系列液氧煤油发动机为联盟号系列火箭提供了上千次可靠保障,RD-170/171M/180/191系列液氧煤油发动机为能源号、宇宙神、安加拉、安塔瑞斯200等多型运载火箭提供可靠动力;库兹涅佐夫科技综合体研制的NK-33发动机也为安塔瑞斯100、联盟2.1v提供高效基础级动力。