SpaceX 火箭的火星探索,动力藏在全球最大的氢气工厂里

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03-07 22:44

很久很久以前,人类就开始仰望星空。科技的发展,让人类冲出了生存的蓝色星球,开始探索广袤的宇宙。为了在宇宙里走得更远,火箭的燃料自然很重要。

美国一家初创公司—— Green Hydrogen International(GHI),不久前公布了一个 60GW 的可再生氢气项目,这个项目位于得克萨斯州,将由风能和太阳能供电,采用盐穴进行储存。

▲盐穴储存,图片来自:Green Hydrogen International

得克萨斯州南部 Duval 的这个「氢城」,会是全球最大的绿氢生产和储存中心,建成后每年将生产超过 250 万吨绿氢(通过光伏发电、风电以及太阳能等可再生能源制得的氢气),约等于如今全球灰氢(是通过化石燃料燃烧产生的氢气)产量的 3.5%。

项目以 Duval 中彼德拉斯平塔斯盐丘的储氢设施为中心,通过管道将绿氢输送到 Corpus Christi 和 Brownsville,在那里将其转化为绿氨、可持续航空燃料和其他产品,或通过管道直接输送到全州的氢能发电厂和其他用户。

▲ 氢城项目规划,图片来自:Green Hydrogen International

在 Green Hydrogen International 公司公布的项目计划里,绿氢的其中一项用途是可持续火箭燃料,该公司正在考虑在 Brownsville 将氢气与二氧化碳结合起来,为德克萨斯州南部的发射作业制造一种绿色甲烷火箭燃料。

▲ 图片来自:Green Hydrogen International

Brownsville ,正是 SpaceX South Texas 发射场的所在地,2018 年,SpaceX 宣布这个发射场将专门用于 SpaceX 的 Starship 运载火箭。

▲图片来自:VISIT Brownsville

SpaceX 目前正在开发一种新型火箭发动机—— SpaceX Raptor,用于开发中的 SpaceX Starship,Raptor(猛禽)发动机将使用低温液态甲烷和液态氧作为燃料,而不是该公司迄今为止使用的基于煤油的燃料。

在成立 SpaceX 时,马斯克就表示过自己的宇宙探索目的地——火星。要想完成火星探索,怎么去和怎么回都是需要解决的问题。

▲图片来自:SpaceX

冲出地球后抵达火星,发动机要产生足够的比冲,比冲的上限由燃料决定。探索后从火星返回地球,出发时就带上返程的燃料,增加了火箭的负荷,明显不太现实。因此需要在宇宙中补充燃料,让火箭能够返回地球。

目前来说,较为理想的火箭燃料应该是液氢和液氧,但液氢的制备和储存难度较高。而甲烷的冰点(约 -182°)与液氧的沸点(-183°)相当,相比于与液氧和煤油,液氢和液氧之间的温度差,对燃料储箱的要求较低,也能减轻结构重量。

▲ 图片来自:VISIT Brownsville

另外,甲烷液氧发动机的比冲,介于液体氢氧发动机和液氧煤油发动机之间,能冲向火星。更重要的是,火星的环境中有二氧化碳和冰,可以制成甲烷和氧气,也就意味着,使用 SpaceX Raptor 的火箭,可以在火星上补充燃料。

可再生能源毫无疑问是未来的发展方向,Green Hydrogen International 利用可再生能源得到的氢气,又有多样的用途。有了 GHI 的氢气提供助力,希望 SpaceX 的火箭在火星着陆的那一天能快一些。

 

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