火箭燃料漫談

自從1926年世界上第一枚火箭發射成功以來．火箭就成為人類探索太空的必備工具，帶著人們的飛天夢想和希望，飛向遙遠而神秘的太空，那么，推動火箭升空的燃料有哪些？

液體火箭燃料

用來發射衛星或飛船的火箭燃料要體積小、質量小、產生的能量大，這樣才能減小火箭的質量，將衛星或飛船快速送上軌道．氣體、液體和固體燃燒都能釋放出大量的能量，產生很大的推力，然而相同質量的不同燃料燃燒釋放出的能量并不相等，例如：1kg干木柴充分燃燒釋放出的能量約為1.2×107J；1kg酒精充分燃燒釋放出的能量約為3.0×107J;1kg汽油充分燃燒釋放出的能量約為4.4×107J;1kg氫氣充分燃燒釋放出的能量約為1.43×108J，是目前燃燒釋放能量最多的燃料（等質量條件下）．但是，因為氣體不方便儲存，并且無法長時間持續燃燒．所以火箭一般采用液體燃料．有時也采用固體燃料．

火箭使用的液體推進劑通常包括液體氧化劑和液體燃料，液體氧化劑是幫助燃料燃燒的，可以是液態氧、臭氧、過氧化氫、四氧化二氮、無水高氯酸鋰等，液體燃料可以是液態氫、甲醇、乙醇、甲烷、煤油、偏二甲肼等．液體燃料能量密度高，容易實現流量控制，遇到緊急情況可以“剎車”，易于重復利用．能夠提高火箭的發射精度和可靠性．被廣泛采用.1926年3月16日，羅伯特·戈達德在美國馬薩諸塞州沃德農場成功發射了世界上第一枚液體火箭（如圖1所示），雖然僅飛行了12.5m高.56m遠，歷時2.5s．但是采用的是液氧和汽油作為推進劑．

從理論計算看．最佳的液體燃料是液態氫．它與液氧按一定比例混合，燃燒釋放的能量大．生成無污染的水.1970年發射“阿波羅”登月飛船使用的起飛火箭就是將液態氫作為燃料的．我國“長征五號”系列火箭采用液氧煤油和液氫液氧作為推進劑（如下頁圖2所示），其環保、高效、可靠的優勢引起了國內外廣泛關注，在國際航天領域贏得了聲譽，為我國在太空探索領域贏得了國際認可，顯示出我國在航天領域的高水平和高能力．

固體火箭燃料

固體火箭燃料，顧名思義就是以固體物質作為燃料，硼氫化鈉、二聚酸二異氰酸酯、二茂鐵及其衍生物等都可用作復合固體火箭燃料，我國“長征六號改”運載火箭是同體捆綁運載火箭（捆綁的助推火箭用的是固體燃料），“長征十一號”運載火箭是全固體火箭．

固體燃料的形狀并不是大家想象的圓棒，它的燃燒參數是靠燃料截面形狀來控制的，截面形狀不同，燃燒的快慢、瞬間推力都不一樣，有星形、雪花晶體形等復雜的幾何形狀，想要火箭發射精準．必須經過精密的測算設計和制作，首先，將混合好的漿狀燃料倒入模具，就像蛋糕店做蛋糕一樣：其次，靜置一段時間排出空氣，再低溫烘烤固化；最后，進行人工雕刻修型，由于雕刻修型屬于不可逆過程，一刀切下去，稍有不慎就會造成劃痕過深，整個固體燃料柱就報廢了．并且燃料柱的化學性質異常活躍，修型操作就像躺在炸藥包上，一旦刀具不小心碰到殼體或摩擦力過大，產生的火花就會瞬間引起燃燒甚至爆炸，可見雕刻修型的難度和危險性有多大.0.5mm是燃料柱的截面精度所允許的最大誤差，而我國高級技師徐立平雕刻的精度卻可以控制在0.2mm以內．一刀到位的絕技令人嘆為觀止，他被譽為“雕刻火藥的大國工匠”．

我國神奇的“冰箭”

“長征五號”是長征火箭家族身材最高、腰最粗、力氣最大的火箭，被稱為“冰箭”．它之所以被稱為“冰箭”，是因為它肚子里裝滿了深低溫液氫液氧燃料，其中液氫的沸點是-253℃、液氧的沸點是-183℃，它具有腰圍、身材、運力的“三高”．腰圍達到5m，最大身高約57m．相當于20層樓高．近地軌道運載能力達25t．絕對算得上“長征家族”里的“大個子”“大胖子”和“大力士”．運載能力的提升意義重大，它可發射20t左右長期有人照料的空間站、大型空間望遠鏡、返回式月球探測器、深空探測器、超重型應用衛星等：可實現一箭多星發射，一次發射更多、更重、功能更全的衛星，在完成相同發射任務的情況下．降低發射費用．另外，采用液氫液氧燃料．可以實現無毒無污染排放，為了讓“冰箭”不懼嚴寒，科研人員為其貯箱量身定做了一件“防寒服”．使其外表溫度一直保持在0℃以上，這樣火箭內部的儀器、設備、電纜等都可以正常工作．

隨著火箭技術的不斷發展，火箭燃料的種類和技術也在不斷更新，固體火箭燃料雖然簡單易制造，但限制了火箭的使用范圍：液體火箭燃料雖然復雜．但是具有更好的可控性和可重復利用性．隨著科學技術的進步，期待更為先進的火箭燃料的誕生．