德國航空航天中心成功測試兩種綠色太空燃料 有望替代肼基燃料

近日，德國航空航天中心(DLR)成功測試了兩種先進的“綠色”燃料，有望替代肼基燃料成為下一代太空應用燃料。

1960年以來，肼類燃料(泛指肼、甲基肼和偏二甲肼)由于良好的能量性能、可以長期保存和冷啟動等優點被廣泛地用作航天和導彈燃料。然而，這些化合物同時具有高揮發性、高毒性、強致癌性等諸多缺點。處理這些物質需要高度的安全性，也使其成本高昂。隨著綠色空間推進技術的快速發展，開發新型高能低毒推進劑燃料成為航空航天領域研究的熱點。

近日，德國航空航天中心宣布，首次在蘭帕茲豪森M11綜合試驗臺的試驗燃燒室中成功測試兩種新的“綠色”燃料：“自燃離子推進劑”和“HyNOx混合物”(碳氫化合物與一氧化二氮混合)。作為污染較少但效率相同的肼類燃料的替代品，它們有望成為下一代太空應用燃料。

DLR開發的“自燃離子推進劑”由作為氧化劑的過氧化氫和作為燃料的離子液體(熔融鹽)組成。試驗中，過氧化氫和離子液體分別從兩個口噴入燃燒室，兩種物質接觸約15毫秒后自燃。這種推進劑有潛力替代已在上級發動機中得到驗證的燃料組合：一甲基肼和四氧化二氮。它不需要復雜的點火裝置，并可以對發動機進行多次點火，有望在大型衛星或航天器的軌道推進系統中得到應用。

另一種綠色推進劑名為HyNOx混合物，由作為氧化劑的一氧化二氮和作為燃料的乙烷或乙烯預先混合而成。與傳統的燃料相比，HyNOx燃料組合具有更高的比沖，效率更高，沒有毒性，原料容易獲取且價格便宜。此外，一氧化二氮和乙烷具有較高的蒸氣壓，可用于將燃料泵入燃燒室。因此可以取消給燃料箱加壓的需求，降低驅動系統的復雜性。不過這種燃料也有兩個需要注意的問題：一是要避免燃燒室供應管線和儲罐的回火;二是要承受較高的溫度，HyNOx混合物燃燒時能產生3000攝氏度的高溫。

可持續性和環境兼容性在未來的太空旅行中會變得越來越重要。DLR太空飛行推進技術研究所化學燃料部門負責人多米尼克·弗羅伊登曼博士說：“為了滿足對新型燃料的高要求，從一開始就選擇正確的‘化學成分’至關重要。”

(李山)