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美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）當(dāng)?shù)貢r(shí)間9月3日再次宣布推遲新一代登月火箭“太空發(fā)射系統(tǒng)”的發(fā)射。NASA稱發(fā)射前大約三小時(shí)，在向火箭輸送燃料時(shí)出現(xiàn)液氫泄漏問(wèn)題，任務(wù)團(tuán)隊(duì)嘗試解決這一問(wèn)題但未成功，因此決定推遲發(fā)射。這不是NASA第一次因?yàn)橐簹湫孤抖七t發(fā)射。

命運(yùn)多舛的阿爾忒彌斯

美國(guó)此次登月火箭名為“太空發(fā)射系統(tǒng)”（Space Launch System，簡(jiǎn)稱SLS），這是一種從航天飛機(jī)演變而來(lái)的超重型運(yùn)載火箭，是由NASA設(shè)計(jì)，計(jì)劃載人任務(wù)為主。從2011年開(kāi)始研發(fā)，2015年進(jìn)入建造階段，2019年完工。但之后就一直事故多發(fā)。


2022年4月14日，美國(guó)國(guó)家航空航天局發(fā)布消息稱，由于移動(dòng)發(fā)射裝置出現(xiàn)燃料泄漏，推遲點(diǎn)火測(cè)試。

4月18日，據(jù)法新社報(bào)道，太空發(fā)射系統(tǒng)在佛羅里達(dá)州發(fā)射場(chǎng)接受首次測(cè)試卻失敗，將返廠維修。6月18日至20日，“太空發(fā)射系統(tǒng)”第四次發(fā)射演練，其間一波三折，出現(xiàn)燃料泄漏、倒計(jì)時(shí)意外中斷等問(wèn)題。

7月20日，NASA宣布，太空發(fā)射系統(tǒng)擬最早于8月29日搭載“獵戶座”飛船升空，執(zhí)行“阿爾忒彌斯 1”無(wú)人繞月飛行測(cè)試任務(wù)，若無(wú)法實(shí)現(xiàn)，則擬于9月2日或5日發(fā)射。

8月29日，太空發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行首次試飛。這枚98米高的火箭將開(kāi)始為期42天的月球往返之旅，其中將搭乘3個(gè)裝有儀器的人體模型。但就在發(fā)射前48小時(shí)倒計(jì)時(shí)開(kāi)始后，發(fā)射場(chǎng)遭遇雷雨天氣，發(fā)射臺(tái)3次遭雷擊。

發(fā)射時(shí)間改在了9月3日，但是就在發(fā)射前，NASA又因?yàn)橐簹湫孤秵?wèn)題取消了發(fā)射計(jì)劃。

“太空發(fā)射系統(tǒng)”芯級(jí)采用液氫液氧燃料，助推器使用固體推進(jìn)器，與航天飛機(jī)極其類(lèi)似。斯坦福大學(xué)教授、前宇航局高管斯特科-哈巴德表示：“太空探索的未來(lái)將依靠可靠的液體燃料技術(shù)。”


NASA和美國(guó)能源部(DOE)在今年8月18日曾經(jīng)舉辦過(guò)一場(chǎng)液氫研討會(huì)，重點(diǎn)介紹了新的液氫球罐的相關(guān)信息。當(dāng)時(shí)肯尼迪航天中心的高級(jí)首席研究員詹姆斯·費(fèi)斯米爾(James Fesmire)談到了新的4700立方米液氫球罐。他說(shuō)，新的液氫球罐可以容納333噸液氫，預(yù)計(jì)將于2022年底完成，并將支持阿耳特彌斯登月任務(wù)。

費(fèi)斯米爾首先討論了美國(guó)宇航局液態(tài)氫的使用歷史，液態(tài)氫在最初的土星5號(hào)火箭發(fā)射和后來(lái)的阿耳特彌斯太空發(fā)射中提供了支持。隨著更多的太空發(fā)射，美國(guó)國(guó)家航空航天局尋求額外的液氫存儲(chǔ)能力，以建立在其已經(jīng)廣泛供應(yīng)的基礎(chǔ)上。費(fèi)斯米爾說(shuō)：“我們有8000立方米的液氫總存儲(chǔ)能力，該額外的存儲(chǔ)系統(tǒng)于2018年開(kāi)始建設(shè)。”

費(fèi)斯米爾說(shuō)，大規(guī)模儲(chǔ)存液態(tài)氫有三個(gè)主要好處，“第一是能量密度高。第二，一旦這種液體被生產(chǎn)出來(lái)，就有了利用的能力，例如自加壓，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)移到較小的容器中。根據(jù)容器的設(shè)計(jì)，它可以自加壓到1000-2000巴甚至更高。第三，燃料電池用的是超高純度的氫，這樣就不會(huì)搞砸。液氫擁有高純度，最高純度。”

他在那場(chǎng)研討會(huì)中最令人印象深刻的陳述是液態(tài)氫在球體中的規(guī)模的概念化。費(fèi)斯米爾解釋說(shuō)：“一個(gè)10平方米的小空間可以容納30噸氫氣。如果你想以氣體的形式存儲(chǔ)，700巴的情況下，它會(huì)占用相當(dāng)于埃菲爾鐵塔底部的面積即大約500平方米。”“而此時(shí)，用來(lái)存儲(chǔ)的高壓氣瓶的重量幾乎相當(dāng)于埃菲爾鐵塔的重量。什么是合理的，什么是有效的，通過(guò)這一驚人的對(duì)比即可一目了然。”

顯然，這種非凡的儲(chǔ)存方法可以讓氫氣以高容量?jī)?chǔ)存。

但是顯然裝備制造商沒(méi)有給NASA面子，導(dǎo)致發(fā)射推遲。

中國(guó)液氫裝備國(guó)產(chǎn)化超九成

我國(guó)航天事業(yè)在近幾十年來(lái)發(fā)展迅猛，隨著火箭發(fā)射變得越發(fā)頻繁，各種航空配套設(shè)施的需求也在增加，有消息說(shuō)，長(zhǎng)征五號(hào)所用氫燃料就全靠進(jìn)口，法國(guó)人更是控制著中國(guó)航天的命脈。這件事很讓人揪心，那我們就來(lái)看看到底是怎么回事。

長(zhǎng)征五號(hào)系列運(yùn)載火箭是我國(guó)新一代火箭，運(yùn)載能力十分強(qiáng)大，近地軌道的運(yùn)載能力達(dá)25噸。其火箭發(fā)動(dòng)機(jī)采用的推進(jìn)劑主要為液氧、液氫和煤油，所以相比于其他火箭，長(zhǎng)征五號(hào)更具有無(wú)污染性。


液氫雖然是種清潔能源，但很考驗(yàn)儲(chǔ)存技術(shù)，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)是-252攝氏度，這就要求裝備液氫的設(shè)備絕熱效果要好，更不能導(dǎo)熱，否則液氫儲(chǔ)存裝置很有可能會(huì)在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中發(fā)生爆炸。由于我國(guó)早期的液氫制造技術(shù)不成熟，所以產(chǎn)能始終跟不上戰(zhàn)略發(fā)展需求。

美國(guó)的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早，并實(shí)施了技術(shù)封鎖，限制美國(guó)本土液氫制造企業(yè)和盟友液氫制造公司對(duì)中國(guó)出口相關(guān)設(shè)備和技術(shù)。

隨著我國(guó)航天事業(yè)的急速發(fā)展，對(duì)液氫燃料的需求也在增加。我國(guó)在研制長(zhǎng)征五號(hào)運(yùn)載火箭時(shí)，藍(lán)星航天與法國(guó)的液化空氣集團(tuán)展開(kāi)了合作，從法國(guó)購(gòu)買(mǎi)了液化空氣的冷箱設(shè)備和配套的德國(guó)凱撒公司的壓縮機(jī)，以滿足航天領(lǐng)域?qū)淙剂系钠惹行枨?。但是從法?guó)引進(jìn)的氫液化設(shè)備的產(chǎn)能并不高，液氫工廠每天只能完成2噸的產(chǎn)能。


這個(gè)產(chǎn)能相比于其他歐美國(guó)家太低，每月總產(chǎn)能只相當(dāng)于其一天的產(chǎn)能。而且我國(guó)只有三座液氫工廠，分別是海南文昌、西昌基地和北京101所，難以跟上我國(guó)航天事業(yè)迅猛發(fā)展的需求。由此來(lái)看，法國(guó)如果斷供液氫制造設(shè)備，依靠氫燃料提供動(dòng)力的火箭發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)面臨能源供應(yīng)緊張的問(wèn)題，進(jìn)而影響我國(guó)航天事業(yè)的發(fā)展。

我國(guó)做出了獨(dú)立制造氫液化設(shè)備的決定。2021年9月，我國(guó)航天六院歷時(shí)400多天突破了氫液化設(shè)備的核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了液氫制造設(shè)備90%以上的國(guó)產(chǎn)化。據(jù)悉，自主研制的氫液化系統(tǒng)能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)液氫35個(gè)小時(shí)，滿負(fù)荷工作的情況下，每天的產(chǎn)能可達(dá)到2.3噸。

現(xiàn)在隨著我國(guó)氫液化設(shè)備走向國(guó)產(chǎn)化，即便法國(guó)不向中國(guó)出口相關(guān)設(shè)備，中國(guó)也不害怕受制于人。


現(xiàn)在航天六院還在液氫的儲(chǔ)存、運(yùn)輸上加大了研發(fā)力度，并與各大高校和企業(yè)聯(lián)合研制出了重型卡車(chē)車(chē)載液氫供氫系統(tǒng)，為氫能產(chǎn)業(yè)面向更廣大的市場(chǎng)做出了鋪墊。

9月1日，甘肅省酒泉市人民政府發(fā)布了《酒泉市“十四五”能源發(fā)展規(guī)劃》，里邊有這樣一句：發(fā)揮酒泉新能源產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，鼓勵(lì)發(fā)展可再生能源“綠電制氫”、工業(yè)副產(chǎn)氫、下游化工企業(yè)用氫、衛(wèi)星發(fā)射液氫燃料、敦煌旅游景區(qū)氫燃料電池汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)，努力把酒泉打造成西部地區(qū)最具影響力的綠色氫能綜合利用基地。

我國(guó)液氫除了滿足航空航天器發(fā)射的需求之外，也將逐漸走入產(chǎn)業(yè)化階段。

原標(biāo)題：美國(guó)延遲登月只因它！中國(guó)基本實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化！液氫不僅要上天！