第218章 甲烷和液氢的比较

关于液氧液氢发动机的问题，此前在即刻飞行内部也有过不少的争论，若不是秦宇力排众议，坚持将甲烷火箭作为下阶段的重点，目前安妮领命研发的也许就是液氢火箭了。

毕竟从熊占里拉回的战利品中，就有一台现成的[能源号火箭]-rd·0120液氢发动机！

尽管它是冷战时期的产物，但已经拥有着200吨级的推力、以及单次点火500秒的卓越性能，可以说是一个现成的金疙瘩。

并且在秦宇的软磨硬泡下，伊万诺夫将军还友情附赠了一套技术图纸，可以说为即刻飞行的液氧液氢之路扫清了障碍。

只要即刻飞行投入精力研发，先仿制再原创，就能从200吨级液氢发动机起步、少走很多弯路。

秦宇作为技术总裁，虽不搞一言堂，但凭他的个人影响力和威望，仍是很轻松的将甲烷火箭提上了日程，从零开始研发。

至于仿制rd·0120液氢发动机的任务，仅仅是作为总体项目部的一个小项目去搞，项目主管由超音速靶弹的廖闯兼任，有空就搞、没空晾着。

此时安妮提出这个疑问，秦宇娓娓说道：

“要探讨液氧液氢跟液氧甲烷的区别，首先便是沸点问题。众所周知液氧沸点是-183c，液氢-253c、甲烷-161c，那么液氢和甲烷谁更适合做还原剂，显而易见吧？”

小姑娘点头道，

“自然是液氧做氧化剂、甲烷做还原剂，这两者的沸点仅差22c，比较接近，几乎可以使用共底的贮箱进行冷却。”

“而液氧液氢沸点相差70c，温差太大，只能分别进行冷却。”

秦宇又补充道：“此外，液氧液氢的比冲密度，要比液氧甲烷低10%，也就意味着它除了无法共底贮箱，就连贮箱重量也要增加10%。再加上液氢本身就比甲烷昂贵，这一系列缺陷算下来，它的发射成本是居高不下的！”

安妮说：“可是液氧液氢的混合比更好呀，释放的推力也就更强劲，大推力火箭不正是追求这个嘛？”

秦宇摇了摇头，“从深空探测的角度来说，大推力火箭所消耗的推进剂，数量是一个天文数字，动辄几千上万吨。液氢火箭混合比的那点优势，在比冲密度带来的成本、重量劣势前，显得杯水车薪。”

安妮噢了声，“虽然液氢有优点，但是它的缺点太大，在综合评分上是弱于甲烷的。”

秦宇说：

“液氧液氢类型的发动机，作为燃料消耗量最大的第一级，肯定是相当吃亏的，用在二级火箭、上面级火箭或者深空探测器上还可以。”

“不过根据从一性原则，既然要造甲烷火箭，最好统一发动机的型号，二级火箭采用同样的技术标准，既能节省研发时间也更方便解决问题。”

“除此之外，还有另一半原因，注定了液氢火箭是逊色于甲烷火箭的……”

安妮琢磨了一下，试探道：“续航能力？”

秦宇点头，对小姑娘的机敏还算满意，缓缓阐述道：

“去月球有煤油火箭，而深空探索的第二站，自然是最适合移民的火星。即使开启了地火转移轨道，从地球飞往火星也要2亿公里，这需要超重型的火箭才能做到，而消耗的燃料是千吨万吨计算的。”

“液氢和甲烷两种火箭，自然都能实现去往火星，可问题是能否回来呢？如果有去无回，那移民的意义何在？若想返回地球，那么火箭就得补充燃料！”

“这个时候你可能会想，补充燃料还不简单，建造‘太空加油站’呗。利用飞船和空间站对接的经验，设计出太空加油机，理论上是没问题的……”

安妮静静地听着，没有插话。

秦宇便继续说：

“但火箭去往火星，至少需要补充几千吨燃料才能回来。什么规格的太空加油机，才能携带这些燃料，并且还包括自身消耗的那部分？”

“倘若真有这种加油机，还携带什么燃料，直接把几千吨的建筑材料捎过去，一步到位建立火星基地了！”

“因此解决火箭往返问题的办法，便是就地取材，从火星上寻找燃料、加满贮箱。”

这番话说完，安妮一下子悟透了，“火星上唯一能就地取材制造的燃料，不是煤油、不是液氢、不是酒精也不是偏二甲肼，只有甲烷！火星能制造出取之不尽、用之不竭的甲烷！”

秦宇欣然颔首，讲道：

“火星大气中95%都是二氧化碳，通过萨巴蒂尔反应或电催化，co2+2·h2o→ch4+2·o2这个化学式，意味着我们可以同时获得甲烷+液氧，也就解决了燃料问题。”

“至于液氢的话，需要从水冰中提取大量的氢，并且要达到-253c才能制备。无论是火星的储水量、还是低温环境，都无法满足它的条件。”

“而能够制备液氢的行星，像木星、土星，目前还不在我们的计划之内。即使将来去探索，那时应该早已完成了月球资源的利用，并实现可

控核聚变，液氢火箭就更没必要了。”

“因此，无论是作为星际移民地，还是作为太阳系探索的中转站，火星都是最佳地点，而甲烷火箭则是它的天作之合。这不是我们选择的，而是物理学选择的，去火星，只能是甲烷火箭！”

安妮若有所思的点点头，紧接着又被秦宇询问项目的进展，以及遇到的难题等。

小姑娘拧眉思索了半天，要说起难题的话，她还真有不少想问的，但考虑到秦总日理万机，还是要好好琢磨一下。

她首先想到的是点火方式问题。

毕竟原以为点着天然气会比点着煤油简单的多，可几次热试车下来，安妮发现这个天然气，可没想象中那么轻松点燃。

“液氧和甲烷这两种液体混合在一起时，是相当稳定的，并且由于都是低温分子，分子间的运动相对缓慢、活性较低，很难发生足以引起燃烧的化学反应。”

“因此，燃气发生器内的tea-teb化学点火剂，必须提供稳定且持久的明火，使液氧甲烷的化学键断裂，才能进行氧化还原的燃烧反应。”

“这就导致，我们需要储备更多的tea-teb点火剂作为能量源，目前版本的甲烷发动机也能够顺利的点燃，但仅限于发射起飞阶段！”

“倘若进行火箭回收，那么液氧甲烷在超高速的大气湍流中，会比煤油燃料更难点燃，它需要一股能量更大的明火。”

“另外，在未来的深空探索阶段，甲烷火箭若想在行星之间自由航行，势必要进行多达数十次、甚至上百次的重启点火，这是现在的tea-teb点火剂难以做到的……”

走在发动机试验场的绿色草坪上，安妮将自己对发动机点火方式的顾虑和盘托出。

秦宇大致听懂了她的意思，那就是传统的化学点火方式，即tea-teb点火剂，并不适用于液氧甲烷火箭了，他们需要另辟蹊径。

这种傻瓜式点火剂，通过tea-teb触氧自燃，确实很方便，也在刑天发动机的迭代发展中，立下了赫赫功劳。

但其缺陷也显而易见，那就是需要在燃气发生器设置多条点火剂的副流道。

每次需要重启发动机时，就打开一条副流道，让里面预留的tea-teb点火剂进入燃气发生器，混合着少量氧气进行预燃烧，产生的热量再将主燃烧室的液氧/煤油点燃。

对于仅需重启几次或十几次的火箭来说，这种傻瓜式点火还是很吃香的。

但甲烷火箭前往火星的路上，从地球轨道、地火转移轨道、火星轨道起码要经历数十次、上百次重启，难道要设置几百条点火剂的副流道？

秦宇摇了摇头，“甲烷火箭的点火方式，确实得重新规划一下，不能再拿老一套的化学点火来解决了，咱们也玩点新花样吧。”

安妮兴奋道：“那咱们用什么点火？”