SpaceX 火箭的火星探索,動力藏在全球最大的氫氣工廠裏

很久很久以前,人類就開始仰望星空。科技的發展,讓人類衝出了生存的藍色星球,開始探索廣袤的宇宙。為了在宇宙裏走得更遠,火箭的燃料自然很重要。

美國一家初創公司—— Green Hydrogen International(GHI),不久前公佈了一個 60GW 的可再生氫氣項目,這個項目位於得克薩斯州,將由風能和太陽能供電,採用鹽穴進行儲存。

▲鹽穴儲存,圖片來自:Green Hydrogen International

得克薩斯州南部 Duval 的這個「氫城」,會是全球最大的綠氫生產和儲存中心,建成後每年將生產超過 250 萬噸綠氫(通過光伏發電、風電以及太陽能等可再生能源製得的氫氣),約等於如今全球灰氫(是通過化石燃料燃燒產生的氫氣)產量的 3.5%。

項目以 Duval 中彼德拉斯平塔斯鹽丘的儲氫設施為中心,通過管道將綠氫輸送到 Corpus Christi 和 Brownsville,在那裏將其轉化為綠氨、可持續航空燃料和其他產品,或通過管道直接輸送到全州的氫能發電廠和其他用户。

▲ 氫城項目規劃,圖片來自:Green Hydrogen International

在 Green Hydrogen International 公司公佈的項目計劃裏,綠氫的其中一項用途是可持續火箭燃料,該公司正在考慮在 Brownsville 將氫氣與二氧化碳結合起來,為德克薩斯州南部的發射作業製造一種綠色甲烷火箭燃料。

▲ 圖片來自:Green Hydrogen International

Brownsville ,正是 SpaceX South Texas 發射場的所在地,2018 年,SpaceX 宣佈這個發射場將專門用於 SpaceX 的 Starship 運載火箭。

▲圖片來自:VISIT Brownsville

SpaceX 目前正在開發一種新型火箭發動機—— SpaceX Raptor,用於開發中的 SpaceX Starship,Raptor(猛禽)發動機將使用低温液態甲烷和液態氧作為燃料,而不是該公司迄今為止使用的基於煤油的燃料。

在成立 SpaceX 時,馬斯克就表示過自己的宇宙探索目的地——火星。要想完成火星探索,怎麼去和怎麼回都是需要解決的問題。

▲圖片來自:SpaceX

衝出地球后抵達火星,發動機要產生足夠的比衝,比衝的上限由燃料決定。探索後從火星返回地球,出發時就帶上返程的燃料,增加了火箭的負荷,明顯不太現實。因此需要在宇宙中補充燃料,讓火箭能夠返回地球。

目前來説,較為理想的火箭燃料應該是液氫和液氧,但液氫的製備和儲存難度較高。而甲烷的冰點(約 -182°)與液氧的沸點(-183°)相當,相比於與液氧和煤油,液氫和液氧之間的温度差,對燃料儲箱的要求較低,也能減輕結構重量。

▲ 圖片來自:VISIT Brownsville

另外,甲烷液氧發動機的比衝,介於液體氫氧發動機和液氧煤油發動機之間,能衝向火星。更重要的是,火星的環境中有二氧化碳和冰,可以製成甲烷和氧氣,也就意味着,使用 SpaceX Raptor 的火箭,可以在火星上補充燃料。

可再生能源毫無疑問是未來的發展方向,Green Hydrogen International 利用可再生能源得到的氫氣,又有多樣的用途。有了 GHI 的氫氣提供助力,希望 SpaceX 的火箭在火星着陸的那一天能快一些。



資料來源:愛範兒(ifanr)

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標籤: SpaceX