73 万加仑液氢的首次充装
Air Products 8 月 21 日宣布,完成对 NASA 肯尼迪航天中心世界最大氢气球体的首次充装,美国业内称这是一次重大突破!
73 万加仑(2763 立方米)的液氢,50 多辆液氢槽罐车连续运输,这个数字放在液氢行业里绝对算得上是个大工程了!
这次充装到底有多难?
很多人可能不太了解液氢的特殊性。这可是 -253°C 的超低温液体,比液氮还要冷得多。一位液氢专业人士表示,搞液氢最怕的就是泄漏和蒸发损失。温度稍微升高一点,液氢就开始大量蒸发,不仅浪费燃料,安全风险也很大。
NASA 这个球体有多大呢?高 90 英尺(27.4 米),直径 83 英尺(25.3 米)。站在下面仰头看,会很震撼。
液氢在火箭上为什么这么受欢迎?
其实道理很简单——效率高,污染小。液氢的比冲能达到 450 秒以上,这意味着同样重量的燃料能产生更大的推力。对火箭来说,每减少一公斤重量都是巨大的成本节约。
而且液氢燃烧后只产生水蒸气,这在现在的环保要求下特别重要。不像那些有毒的肼类推进剂,处理起来麻烦,对环境影响也大。
在发射现场,可以看着那些白色的蒸汽从火箭周围冒出来,那就是液氢在蒸发。
有两把刷子的 Air Products
Air Products 是美国液氢的领军企业。他们跟 NASA 的合作从 1957 年就开始了,算起来都快 70 年了。从最早的水星计划到现在的阿尔忒弥斯项目,基本上美国的重大太空任务都少不了他们的身影。
这就像我国的航天六院,在国家液氢技术研发与应用领域承担了核心角色,液氢作为长征系列火箭核心推进剂,研发的液氢供应系统为发射任务提供支撑。
这种技术长期合作关系不是随便就能建立的。液氢供应不像其他化工产品那么简单,时间要求严格,质量标准极高,容不得半点马虎。一旦出问题,几亿美元的火箭就可能毁于一旦。
据了解,中外液氢企业内部对航天项目都有专门的质量管理体系,从生产到运输每个环节都有严格的监控。这种专业化程度确实值得同行学习。
中国在这方面也没闲着
虽然这次新闻说的是美国的事儿,但中国在液氢技术上的进步也挺让人刮目相看的。
我们国家搞液氢其实起步挺早,60 年代就开始了。只不过那时候条件有限,发展得比较慢。这些年情况好多了,特别是长征五号火箭,90% 的燃料都是液氢液氧,大家都叫它“冰箭”。
去年听说液氢液氧发动机做了个千秒级的高空试验,成功了。这个数字可能外行人觉得没什么,但行业人懂得都懂,这个级别的发动机能连续工作 1000 多秒是个很了不起的成就。
“嫦娥”系列用的也是液氢推进剂。虽然规模比不上载人登月,但技术路线是对的。现在国家规划 2030 年前后要实现载人登月,液氢技术肯定是关键因素之一。
这个行业的前景怎么样?
坦白说,前景不错。
一方面,各国的太空计划都在加速,美国的阿尔忒弥斯、中国的载人登月、印度的火星探测,这些项目对液氢的需求量都不小。商业航天公司也越来越多,SpaceX、蓝色起源这些公司虽然现在主要用甲烷或煤油,但液氢在深空探测上的优势还是很明显的。
另一方面,液氢在其他领域的应用也在扩展。燃料电池汽车、工业清洁能源、化工原料,需求在逐步增长。虽然成本还比较高,但随着技术进步和规模扩大,情况会越来越好。
当然,挑战也不少。液氢的储运成本高,技术门槛也高,不是谁都能轻易进入这个市场的。安全要求特别严格,稍有不慎就是大事故。
写在最后
Air Products 这次成功充装,对整个行业来说都是个好消息。它证明了现有的液氢技术和供应链能够满足大型航天项目的需求,这给其他从业者增加了不少信心。
一位液氢从业人员表示,见证了液氢从实验室走向工业化,从小规模应用到现在的大型项目,从航天走向民用,液氢的道路越走越宽。
未来几年,随着各国太空计划的推进和清洁能源需求的增长,液氢这个行业应该还会有更广阔的发展空间。
