德国航空航天中心成功测试两种绿色太空燃料

近日，德国航空航天中心（DLR）成功测试了两种先进的“绿色”燃料，有望替代肼基燃料成为下一代太空应用燃料。

1960年以来，肼类燃料（泛指肼、甲基肼和偏二甲肼）由于良好的能量性能、可以长期保存和冷启动等优点被广泛地用作航天和导弹燃料。然而，这些化合物同时具有高挥发性、高毒性、强致癌性等诸多缺点。处理这些物质需要高度的安全性，也使其成本高昂。随着绿色空间推进技术的快速发展，开发新型高能低毒推进剂燃料成为航空航天领域研究的热点。

德国航空航天中心在兰帕兹豪森M11综合试验台的试验燃烧室中成功测试的两种新“绿色”燃料是：“自燃离子推进剂”和“HyNOx混合物”（碳氢化合物与一氧化二氮混合）。作为污染较少但效率相同的肼类燃料的替代品，它们有望成为下一代太空应用燃料。

DLR开发的“自燃离子推进剂”由作为氧化剂的过氧化氢和作为燃料的离子液体（熔融盐）组成。试验中，过氧化氢和离子液体分别从两个口喷入燃烧室，两种物质接触约15毫秒后自燃。这种推进剂有潜力替代已在上级发动机中得到验证的燃料组合：一甲基肼和四氧化二氮。它不需要复杂的点火装置，并可以对发动机进行多次点火，有望在大型卫星或航天器的轨道推进系统中得到应用。

另一种绿色推进剂名为HyNOx混合物，由作为氧化剂的一氧化二氮和作为燃料的乙烷或乙烯预先混合而成。与传统的燃料相比，HyNOx燃料组合具有更高的比冲，效率更高，没有毒性，原料容易获取且价格便宜。此外，一氧化二氮和乙烷具有较高的蒸气压，可用于将燃料泵入燃烧室。因此可以取消给燃料箱加压的需求，降低驱动系统的复杂性。不过这种燃料也有两个需要注意的问题：一是要避免燃烧室供应管线和储罐的回火；二是要承受较高的温度，HyNOx混合物燃烧时能产生3000摄氏度的高温。

可持续性和环境兼容性在未来的太空旅行中会变得越来越重要。DLR太空飞行推进技术研究所化学燃料部门负责人多米尼克·弗罗伊登曼博士说：“为了满足对新型燃料的高要求，从一开始就选择正确的‘化学成分’至关重要。”