德國航空航天中心成功測試兩種綠色太空燃料
近日，德國航空航天中心(DLR)成功測試了兩種先進(jìn)的“綠色”燃料，有望替代肼基燃料成為下一代太空應(yīng)用燃料。
1960年以來，肼類燃料(泛指肼、甲基肼和偏二甲肼)由于良好的能量性能、可以長期保存和冷啟動等優(yōu)點(diǎn)被廣泛地用作航天和導(dǎo)彈燃料。然而，這些化合物同時(shí)具有高揮發(fā)性、高毒性、強(qiáng)致癌性等諸多缺點(diǎn)。處理這些物質(zhì)需要高度的安全性，也使其成本高昂。隨著綠色空間推進(jìn)技術(shù)的快速發(fā)展，開發(fā)新型高能低毒推進(jìn)劑燃料成為航空航天領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。
德國航空航天中心在蘭帕茲豪森M11綜合試驗(yàn)臺的試驗(yàn)燃燒室中成功測試的兩種新“綠色”燃料是：“自燃離子推進(jìn)劑”和“HyNOx混合物”(碳?xì)浠衔锱c一氧化二氮混合)。作為污染較少但效率相同的肼類燃料的替代品，它們有望成為下一代太空應(yīng)用燃料。
DLR開發(fā)的“自燃離子推進(jìn)劑”由作為氧化劑的過氧化氫和作為燃料的離子液體(熔融鹽)組成。試驗(yàn)中，過氧化氫和離子液體分別從兩個(gè)口噴入燃燒室，兩種物質(zhì)接觸約15毫秒后自燃。這種推進(jìn)劑有潛力替代已在上級發(fā)動機(jī)中得到驗(yàn)證的燃料組合：一甲基肼和四氧化二氮。它不需要復(fù)雜的點(diǎn)火裝置，并可以對發(fā)動機(jī)進(jìn)行多次點(diǎn)火，有望在大型衛(wèi)星或航天器的軌道推進(jìn)系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
另一種綠色推進(jìn)劑名為HyNOx混合物，由作為氧化劑的一氧化二氮和作為燃料的乙烷或乙烯預(yù)先混合而成。與傳統(tǒng)的燃料相比，HyNOx燃料組合具有更高的比沖，效率更高，沒有毒性，原料容易獲取且價(jià)格便宜。此外，一氧化二氮和乙烷具有較高的蒸氣壓，可用于將燃料泵入燃燒室。因此可以取消給燃料箱加壓的需求，降低驅(qū)動系統(tǒng)的復(fù)雜性。不過這種燃料也有兩個(gè)需要注意的問題：一是要避免燃燒室供應(yīng)管線和儲罐的回火;二是要承受較高的溫度，HyNOx混合物燃燒時(shí)能產(chǎn)生3000攝氏度的高溫。
可持續(xù)性和環(huán)境兼容性在未來的太空旅行中會變得越來越重要。DLR太空飛行推進(jìn)技術(shù)研究所化學(xué)燃料部門負(fù)責(zé)人多米尼克·弗羅伊登曼博士說：“為了滿足對新型燃料的高要求，從一開始就選擇正確的‘化學(xué)成分’至關(guān)重要。”(記者李山)
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