“马斯克解决了发动机积碳”,世界最大可循环使用火箭上天
曾经因为一句“去我家看我的大火箭”,马斯克拿下直男人设,没想到这个大火箭真的来了。
马斯克的SpaceX Starship火箭原本预计在4月10日升空,之后一路推迟到17日,又因为故障,推迟到20日正式发射 。如果它没有爆炸,那么将会成为目前世界上最大的火箭,没有之一。但最终结果还是不出意外的出了意外。
成功上天,3分钟后解体爆炸
马斯克不止一次在公开场合表示:大家不要对这个火箭要求太高,希望降低期望值,只要没把发射台炸掉就算成功了。这么看来星舰这次就算是在天上炸了,也算是成功的。
在点火阶段还算正常,就是我们常见的火箭发射场景。星舰的第一级助推器高70m,直径9m,被称为超重型推进器,由33台猛禽发动机组成,使用的是液态的甲烷和液氧作为燃料。不过这33台发动机至少有6台没有正常工作。
在发射大约三分钟后,火箭脱离了预定的轨道,随后爆炸。发生爆炸的理由是,一级助推器未能按预定计划分离。
爆炸后马斯克的表情很显然不怎么好看。特斯拉的股票下跌9.75%,市值瞬间蒸发550亿美元。所谓的可完全回收,自然也就不可能了。
核心技术之一,还是发动机
火箭的技术很复杂,有很多方面需要协同工作,但主要的还是推进器,也就是我们所说的发动机。
马斯克前几日在小蓝鸟上表示,原本预定在17日发射,但在发射前40秒叫停,原因是动力系统内部的压力阀故障,导致内部压力过高。
马斯克的SpaceX公司所制造的火箭有一个特性,就是可回收。在星舰火箭之前,猎鹰9号火箭已经有多次一级助推器的回收,其中一大半重新投入了下一次发射。也就极大地降低了成本。但如今的火箭想要回升再利用,就必须要采用甲烷燃料的发动机。
因为甲烷作为一种有机化合物,具有能量密度适中、成本低等优点。燃烧后产生二氧化碳和水,相对而言对环境更友好。而它另一项优势,也是马斯克非常看重的,就是不会产生积碳。
没错,这个积碳就是我们燃油车车主很熟悉的那个积碳。尤其是直喷技术的发动机,几乎不可避免会产生积碳。而火箭发动机,同样存在这个问题,尤其是以煤油作为燃料的推进器。
原本的火箭发动机是“一次性”的,只要能正常点火工作把火箭送出地球就完成了任务直接被丢弃,所以积碳这个问题不需要考虑。
但今后的火箭需要重复利用,就必须要解决发动机的积碳问题。而甲烷由1个碳原子和4个氢原子组成,分子式CH₄,所以结焦和积碳基本不存在(积碳还是有但相比之下会很少)。不光是星舰,我们国家的“长征九号”,也定位可回收火箭,同样选择了这一类型的燃料。
火箭改用甲烷解决了积碳
那汽车行不行?
这里就衍生出一个问题了,既然航天发动机都能用甲烷,汽车能不能用呢?汽车“油改气”这个东西其实早就有了,而且当年非常火,咱们小时候坐出租车的时候有可能就体验过。
不管是天然气还是液化石油气,主要的目的都是降低油耗。所以我们能看到那些跑得多的出租车、公车做油改气的特别多。
虽然这些气体的成分并不一致,但都属于同一个类型,有甲烷、乙烷、丙烷等。优势在于成本低,比如液化石油气,就是石油炼制过程中的副产物,经过加压降温而来。所以相对普通汽油要来得便宜。过去家里没有管道燃气,使用的“煤气罐”,差不多就是这么个东西。
之后没落的原理也非常简单,就是技术不成熟,以及新能源时代的到来。油改气需要几千块钱的改装费用,同时会占用后备厢空间,动力性能还会打折。如果不是出租车很难回本。叠加新能源时代,充电的费用更划算,也就慢慢淘汰油改气这套东西了。
写在最后
说了那么多,不是说用液氧甲烷作为燃料的火箭就好,每种燃料有着不同的用途,比如煤油的能量密度大,就非常适合一次性的火箭。在民用领域,汽油因为其稳定、燃油发动机技术成熟等,还将会存在很长一段时间。电能想要全覆盖,还有一段时间,又或者液化气的技术有了颠覆性的突破,重回大众视野,也不是不可能。