長五發射為什么要選擇液氫液氧作推進劑

文/中國化工博物館 葉建華

長五發射為什么要選擇液氫液氧作推進劑

文/中國化工博物館 葉建華

2016年注定是中國航天史上好戲連臺之年。

2016年6月25日20時00分，我國長征七號運載火箭在海南文昌航天發射基地將六類七項載荷成功送入預定軌道，發射取得圓滿成功。這次發射最大的亮點是將近600噸重的“巨人”送上太空的推進劑由液氧加煤油環保推進劑取代了偏二甲肼。長七發射成功拉開了我國載人航天工程空間實驗室任務的序幕，這是我國航天史上的又一個里程碑，這一壯舉也將載入中華民族航天史冊。此項工程受到中共中央、國務院、中央軍委的表彰。

總裝備部領導視察藍星航天公司

時隔兩個多月，長征五號運載火箭于8月26日從天津起程，乘坐海輪于9月1日運抵海南，將于2016年的11月在海南發射基地擇機發射，長五發射將會更加吸引世界目光。長五與長七相比將有更多的亮點。一是外形巨大，光箭體直徑就達5米，而目前我國現役火箭箭體直徑最大的只有3.35米。二是起飛質量大，長五起

飛質量約878噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉移軌道14噸運載能力。三是作用大，長五將實現我國航天史上質的飛躍，大幅提升我國自主進入空間的能力，把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內的世界主流火箭陣營。

長征七號、長征五號運載火箭全面大量使用液氧/煤油、液氫/液氧低溫推進劑組合，成為名副其實的低溫火箭，其中長征五號更是因為應用了液氫，得“冰箭”之譽。液氫液氧為什么能夠替代偏二甲肼成為長七長五的推進劑呢？這是人們感興趣的問題。這是因為液氫液氧推進劑與偏二甲肼等常規推進劑相比具有許多優點。液氫液氧較常規推進劑比沖參數大幅提高，推力可提高60%以上，相當于一輛公交車，使用新動力系統后可減少自身重量擴大空間，可以承載更多的旅客，從經濟商業角度無疑會優先選擇液氫液氧推進劑。使用液氫液氧推進劑還可以降低了發射成本，據專家預計，每次發射推進劑就可以節省上千萬元人民幣費用。最大的亮點是綠色環保。縱觀世界航天發展趨勢，隨著科學技術的突破和生態意識的強化，無毒、無污染、高推力的液氫液氧燃料將成為升級版火箭推進劑的主角。常規推進劑的生產及使用過程中對環境會有一定的污染，而液氫液氧推進劑在生產和使用過程中不會對環境造成污染，符合綠色航天發展理念，順應國際航天發展潮流。

液氫液氧作為航天推進劑優勢多多，但生產液氫液氧并非易事。因為要把氫氣氧氣變成液態，需要通過先進技術、高端設備和精心操作才能將氫氣和氧氣降到零下252度和183度以下。

因為液氫的臨界溫度更低，讓我們簡單介紹一下什么是液氫產品？液氫產品是如何產生的？大家知道，世界上多數物質能以液、固和氣三種形態存在，如大家每天都需要的水。一般情況下，水以液態存在，而當溫度達到零下時水就會結冰成為固態，而當溫度超過100度時，水又會慢慢變成水蒸汽成為氣態。液氫就是氫氣在零下252度由氣態壓縮變成液態的。

長五這個870多噸的“巨人”90%以上是零下252攝氏度液氫和零下183攝氏度的液氧推進劑，因而有“冰箭”之稱。這些推進劑產自咱們中國化工人之手。

說到液氫液氧，不能不提到為西昌和文昌發射基地提供液氫液氧產品的中國化工集團公司。中國化工集團公司與祖國的國防建設和航天事業結下不解情緣。下屬星火化工廠從上世紀六十年代開始就為航天配套生產偏二甲肼推進劑，保質保量按期完成火箭發射任務。當航天發射需要新型推進劑時，藍星航天公司又攻堅克難、發揮艱苦創業的精神，勇于承擔起新的使命。

讓我們來了解一下藍星航天公司是如何生產液氫產品，如何確保安全萬無一失的。液氫產品生產的技術難題在于氫氣提純和深冷，對工藝、設備和操作要求很高，尤其是用于火箭推進劑的液氫純度要求更高，其技術標準為99.9998%。藍星航天公司下設的文昌和西昌液氫生產廠均采用甲醇分解制氫技術，即以甲醇和脫鹽水為主要原料，甲醇水蒸汽在催化劑床層轉換成含有氫氣和二氧化碳混合氣體，該混合氣體再經變壓吸附技術提純得到高純度氫氣，高純氫氣經壓縮機使之降至零下252度以下，即制成液氫產品。藍星航天公司本著一流設備，一流保障的原則，不惜重金采購了世界上最先進的法國液空公司的冷箱設備和指定配套的德國凱撒公司的壓縮機、比利時公司的分析儀。一流的設備、一流的員工才能生產一流的產品。

藍星航天公司生產廠

液氫屬于易燃、易爆、超低溫生產，一旦發生安全事故，后果不堪設想。藍天航天公司十分重視安全工作，他們培育了安全文化，強化了安全理念，健全了安全制度，并且投入巨資購置了最先進的安全硬件，架起了全天候全覆蓋的安全網絡，確保萬無一失。我們在文昌廠區可以看到：消防水站，一用兩備；易燃易爆設備旁安裝了遠程消防槍；廠區與罐區之間建起了一道1米厚、3米高、200多米長的鋼筋混凝土防爆墻；廠區設立了網式防雷系統；還有散布在各個角落的可燃氣體報警儀。可以滿足極端氣候條件下的安全需要，為安全生產奠定了堅實基礎。

當我們為祖國航天事業發展而振奮，為航天英雄鼓掌點贊之時，應當感恩默默無聞樂于奉獻托起火箭升空的中國化工人！