聊一聊航天器們的「飲食」

品嘗美食講究的是色、香、味、意、形，品味燃料大餐孰優孰劣的衡量標準則包括比沖、體積、加註與存儲三個方面，體積直接影響燃料的攜帶量，很好理解，加註與存儲也不難懂，這個比沖是什麼意思呢？類似於我們常說的能耗比，比沖的含義是單位質量的燃料燃燒時能夠給航天器速度帶來多大的改變。標準有了，現在咱們就上菜！

第一道菜是人類應用歷史最久，使用範圍相當廣泛的固體燃料，這種由硝酸鉀、硫磺、木炭三種配料簡單混合就製成的黑火藥，誕生於一千多年前的中國，由於其燃燒時產生的大量氣體（體積膨脹比高達數千倍）使得體積急劇膨脹，可以在短時間內產生較大的推力，並且在常溫下即可長期保存，在軍事領域的洲際導彈上得以應用，不過，由於較低的比沖，航天器們都不怎麼愛吃它。

中國明代初期的「萬戶」陶成道是世界公認的人類航天第一人

第二道菜是四氧化二氮/聯氨（肼類）燃料，與前面的黑火藥反應冷淡不同，各路食客中有幾枚火箭坐不住了，顯得胃口不錯的樣子！這裡多說一句，火箭由於特殊的燃燒環境，需要自帶燃料和供燃料燃燒的氧化劑，這道菜就是四氧化二氮作為燃料劑，聯氨做氧化劑，其特點是體積較小，常溫即可存儲，比沖也比固體燃料高不少，在火箭發動機以及火箭上面級中被採用，但是，它的缺點也是很明顯的，四氧化二氮和聯氨接觸後即可燃燒，並且劇烈的毒性對加註環境要求很高，我國也吃過這種燃料的虧。

長征三號乙火箭發射時產生的棕黃色煙霧，來自有毒燃料的燃燒

第三道菜還沒上，幾個大傢伙就聞著味道站了起來，其中就包括登月的超級火箭土星五號，這也難怪，當年這傢伙就是靠著每秒中吃掉超過13噸的這種食物才製造了足夠人類到達月球的巨大推力，這就是液氧煤油，相當優秀的比沖，低溫存儲和加註難度也不算大，而且液氧煤油發動機的可靠性還很高，不會出現四氧化二氮/聯氨燃料一碰到就會燃燒的這種情況。作為目前廣泛使用的液體化學燃料，包括我國長征五號火箭的助推器，長征六號一、二級發動機以及長征七號火箭，都由液氧煤油作為燃料。

1973年5月14日 土星五號火箭發射 液氧煤油燃燒產生的大量黑煙

第四道菜一上，幾乎所有航天器都站了起來，比沖最大，體積最大，存儲時間最短加註難度最大，能夠吃得起它的發動機也是寥寥可數，但是，它卻代表了一個國家航天食材的最高水平。用液體氫氣做燃料，液體氧氣做氧化劑的液氫液氧燃料，巨大的體積，幾乎只能在發射前加註的苛刻條件，對溫度要求異常嚴格的儲存環境（液氧需低於零下183度，液氫需要低於零下253度），卻擁有著極佳的比沖，人類歷史上最為複雜的航天器太空梭，還有登月火箭土星五號的二級火箭都是採用的液氫液氧燃料，美國目前正在研製的新一代主力火箭「空間發射系統」的主要燃料就是液氫液氧。

太空梭發射時液氫液氧燃料燃燒產生的大量白煙（水蒸氣）

http://www.nsmc.org.cn/NSMC/Channels/SpaceWeather.html

天氣網頻道:http://www.weather.com.cn/space/

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