火箭燃料“裝”在“暖水瓶”里？

1981年4月12日，美國佛羅里達州肯尼迪航天中心發(fā)射場一陣轟鳴，哥倫比亞號航天飛機在火箭的攜帶下沖天而起，絕塵而去。哥倫比亞號航天飛機是第一個采用新型“助推劑”的航天器。這次航天飛機試飛取得成功后，新型“助推劑”？？液氫就成為各航天器發(fā)射的主要燃料了。為什么要采用液氫作為航天器的主要燃料呢？

氫普遍存在于自然界中，有“生命之源”之稱的水（H2O），就是由氫原子與氧原子結合而構成的。氫極易在空氣中燃燒。除核燃料之外，氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的。每千克氫燃燒后的熱量，約為焦炭的4.5倍，汽油的3倍，酒精的3.9倍。如果把海水中的氫全部提取出來，它可產(chǎn)生的熱量甚至比地球上所有的化石燃料（包括煤、石油、天然氣等）放出的總熱量還大9000倍。氫的燃燒產(chǎn)物是水，因此，氫能是世界上公認的最潔凈的能源。

火箭升空

氫如此可貴，可是卻不能像煤、石油和天然氣那樣直接從地下開采。在自然界中，氫主要以和氧結合成水的形式存在，也不能直接為人們所用。因此為了得到氫，人們用熱分解或電分解的方法把氫從水中分離出來。但這種方法需要耗費大量的煤、石油等化石能源，制取的成本很高?？茖W家們一直在進行探索其他的獲得氫的方法，比如利用太陽能來制取氫、利用能夠產(chǎn)生氫的細菌等。

制取的氫在常態(tài)下是氣體，而且在空氣中很容易燃燒。大量氫氣在空氣中燃燒，會引起爆炸，非常危險。因此如何安全存儲和運輸氫，是氫能開發(fā)的關鍵之一。

最普通的貯氫方法是高壓氣態(tài)儲存法，就是利用瓶子將氫氣儲存起來。但由于氫氣的密度小，0.5千克的氫氣要儲存到特制的40升鋼瓶里需要150個大氣壓的高壓。目前，國際上已經(jīng)有可承受壓力達8000萬帕的輕質材料儲氫瓶。對于固定地點的大量貯氫，比如制取氫氣的工廠，可以采用地下貯存的方式，利用密封性好的氣穴，采空的油田或鹽窟等。這種方式只花費氫氣的壓縮費用而不需要貯氫容器的投資，可以大大的降低貯氫的費用，比較經(jīng)濟、安全，但是需要找到合適的地質、地理條件，并研究出良好的地下封口方法。

由于發(fā)射火箭所需要的氫非常多，運用這種高壓氣態(tài)存儲方法并不適合。于是科學家們想如果有個方法能夠把大量的氫氣“變形”存儲起來就好了。20世紀初，英國物理學家杜瓦按照裝開水的暖水瓶的原理（在鐵殼里放一個雙層之間真空鍍水銀的保溫玻璃瓶），發(fā)明了儲運液氫的高度真空絕熱的“杜瓦瓶”，從而使低溫液氫儲存（又稱深冷液化儲氫）成為可能。這種方法是將氫氣冷凍至-252.72℃，使其變?yōu)橐后w。液態(tài)氫密度高，體積小，可以通過加壓的方式將他們灌至特制的深冷杜瓦瓶中。這就是為什么要把火箭的燃料“裝”進“暖水瓶”中儲存的原因。但是，這種存儲氫氣的方法非常昂貴，目前也只能運用于存儲火箭的燃料。