为什么马斯克认为去火星必须用液氧甲烷发动机?

发布网友发布时间：2022-05-09 20:34

共5个回答

热心网友时间：2023-10-18 07:06

为什么马斯克认为去火星必须用液氧甲烷发动机？

马斯克是这么想的，一级火箭将二级火箭送入太空，然后自行飞回。二级火箭可以凭借自己的力量飞向月球。去火星是不够的。要同时发射两枚巨大的火箭。一艘运输者运送货物，一艘成为加油机，在宇宙中，两个巨大的火箭*对着臀部加油。加油机返回地球着陆，另一个巨大的火箭直接飞往火星着陆。要想从火星回来，就要乘巨大的火箭飞来。从月球回来也是一样。自己开车回来，但去火星需要在火星基地补充燃料。这些燃料必须在火星当地生产。一切都要以这个过程为基础设计火箭和引擎。

大问题摆在你们面前。火星上有石油吗？不知道，反正现在没有了。火星上有炼油厂吗？不，这也不可信。如何在火星上生产燃料？方法还是有的。是在火星上寻找水源。比如地下的冰，NASA的探测器确实在火星上发现了冰。火星大气中有二氧化碳，加上水可以将电力用作能源，利用催化剂将二氧化碳和水还原为甲烷和氧气，将甲烷用作燃料。当然，也可以直接制造电解水来生产氢气和氧气。氢气也可以成为燃料，比冲很高，燃烧热值也很高。但是氢气真的很难伺候。分子太小，密度太低，重量不大，体积不小。作为星际航行，油箱很大，工程设计真的很难。以甲烷更好。

马斯克的团队综合了很多因素，确认甲烷火箭方案是可行和综合的最佳解决方案。首先煤油的密度为813g/升，液态甲烷为422g，液态氢为70g，液态氢的密度令人发指地低。无论是液氧煤油火箭还是氢氧火箭，无论是液氧甲烷作为燃料还是液氧甲烷，液氧都不能运行，如果以液氧为标准完全燃烧，每克煤油就要配2.7克液氧。一克甲烷要与3.7克液氧搭配，一克氢气要与6克液氧搭配。

除发动机外，火箭是燃料罐、液氧煤油火箭、煤油是小缸，液氧是大缸。到了氢氧火箭，氢绝对是非常大的缸，比液氧的缸大5倍。这就是超低密度的问题，如果缸太大，结构的重量就会增加。使用甲烷的话，缸比煤油大40%，但与液氧罐大小相似，是平均值。综合起来很划算。甲烷的另一个优点是液体甲烷的温度-161度，液氧为-183度。煤油在常温下储存，不同煤油凝固点不均匀。零下40度左右吧。高粱是-253度。反正液氧和煤油的温差达到了-200度左右。液态氢和液氧的温度也相差近70度。也就是说，液氢将液氧冻结成大冰块，液氧将煤油冻结成固体，这种燃料罐是尽量不制造靠背的。减少结构重量，制作共同保管箱难度相当大，至少要解决保温问题。但是液氧和甲烷的温度相似。甲烷的冰点为-182度，略高于液氧的沸点-183度。没关系，这个温差只要采取一些保温措施就能解决。这样就可以把燃料罐打成一个整体，中间放入隔板分离，放入液氧，放入甲烷。这就是所谓的官邸保管箱。这是液氧甲烷作为燃料带来的额外好处。共同地板保管箱比较容易。液氧煤油或氢气氧气要做共同储存箱也不是不行，但代价比较大。

那么最重要的是液氧甲烷发动机的性能怎么样？发动机的一个非常重要的指标是比冲。飞虫的上限由燃料决定。理论*，液氧煤油发动机为370，液氧甲烷为422，氢氧发动机为532。但是实际上没有那么高。RD180是著名的液氧煤油发动机。海平面飞虫也是311，真空飞虫338。航天飞机的引擎是最出色的氢氧引擎，海平面高于366，真空只有452。据推测，甲烷发动机的性能也在氢氧发动机和液氧煤油发动机之间。不高不低，海平面比冲能有330多，也就满足了马斯克的需求。

热心网友时间：2023-10-18 07:07

如果不用这样的发动机，你会发现到了火星之后就是全部灭火无法正常的运行，因为火星这样的地方，那么是需要一种测出的气体，然后才能够发动。

热心网友时间：2023-10-18 07:07

因为液氧甲烷发动机的燃烧率高，就是热转换率高，更少的燃料做更多的事，最重要的是，火星上就有现成的甲烷，到时候可以用来当回程的燃料。

热心网友时间：2023-10-18 07:08

是因为这种发动机的性能比较优良，如果想要去火星的话，就必须要有特别大的动力。

热心网友时间：2023-10-18 07:08

现有的重型火箭根本就不够去火星，必须开发更大的火箭。你想啊，去火星肯定要搞多级火箭，一级一级地扔太麻烦了，而且肯定很贵。你要想回收，难度就太大了。一级火箭能回收，那是因为一级火箭根本没达到第一宇宙速度，会走抛物线落回地表。二级火箭就不行了，通常二级火箭会达到第一宇宙速度。