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我們平時形容一個人牛叉，總會說你怎么不上天！近日，世界首富、亞馬遜CEO杰夫·貝佐斯就牛到天上去了，他乘坐液氫燃料火箭進入太空又安全返回。
傳統(tǒng)火箭使用的是普通航空煤油、偏二甲肼和四氧化二氮等推進劑，存在著燃燒不充分以及推力不足的問題，甚至?xí)a(chǎn)生大量有毒氣體。而液氫燃料飛船在起飛時幾乎沒有碳排放，留下的只有廢氣和水蒸氣?？紤]到氫能的安全性和環(huán)保性等特性，我國在氫能的應(yīng)用方面也已經(jīng)走在了世界前列，其中就不乏一些高端領(lǐng)域，如長征五號火箭等。
氫是宇宙中最為豐富的元素，氫能則是由氫元素在物理與化學(xué)變化過程中釋放的能量。作為能源，氫能有著極具競爭力的優(yōu)勢：
生態(tài)友好性。與傳統(tǒng)的化石燃料不同，氫氣和氧氣可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，也可以通過燃料電池轉(zhuǎn)化成電能。而在氫轉(zhuǎn)化為電和熱的過程中，只產(chǎn)生水。
利用高效性。氫氣不僅來源廣泛，還具有導(dǎo)熱良好、清潔無毒和單位質(zhì)量熱量高等優(yōu)點。相同質(zhì)量下的氫所含熱量約是汽油的3倍。
儲運方式靈活便利。與化石燃料不同，氫能是二次能源，可以通過分解天然氣、石油、煤和水來制造。而除了氣態(tài)，氫氣還能以液態(tài)或固態(tài)氫化物出現(xiàn)。
綜合眾多優(yōu)勢，氫能受到了廣泛青睞。根據(jù)國際氫能委員會與麥肯錫聯(lián)合發(fā)布的報告，目前已有30多個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展路線圖，到2030年，全球在氫能項目上的投資將達到3000億美元。
我國在高端領(lǐng)域?qū)淠艿膽?yīng)用非航天莫屬，說起長征五號一些人并不陌生，它執(zhí)行過天問一號火星探測器、嫦娥五號月球探測器、我國空間站天和核心艙等一系列發(fā)射任務(wù)，是航天火箭系列的“明星”和“功臣”。它與傳統(tǒng)火箭最大的不同在于，使用了液氫和液氧發(fā)動機技術(shù)。
長五于2006年正式立項研制。2016年11月3日首飛成功，2020年11月24日4時30分，長征五號遙五運載火箭將嫦娥五號探測器送入地月轉(zhuǎn)移軌道。
可以說，長征五號的研制成功，標(biāo)志著中國運載火箭實現(xiàn)升級換代，是由航天大國邁向航天強國的關(guān)鍵一步，使中國運載火箭低軌和高軌的運載能力均躍升至世界第二。這也是我國航天領(lǐng)域?qū)淠軕?yīng)用的一大突破。
長五25噸的運載能力，可以一次將16臺小轎車送入太空。作為我國目前研制中運載能力最大的火箭，長五還有個形象的稱謂，叫“冰箭”。這源于其首次采用零下252℃的液氫和零下183℃的液氧作為推進劑。
氫能有很多優(yōu)點，同時也很難馴服。長五由我國科研人員花了10年時間研制成功的，克服了無數(shù)的技術(shù)難題，如氫氧燃料的研制、氫氧發(fā)動機的研制、燃料儲箱的研制、儲箱液氫狀態(tài)低溫靜力試驗等，突破了12個大項、200多個關(guān)鍵核心技術(shù)，氫能應(yīng)用難度可見一斑。
首先，氫氣密度低，在液態(tài)情況下密度只有煤油的十二分之一，導(dǎo)致比較大，不容易儲存，而且更易發(fā)生危險。
其次，由于其溫度非常低，達到零下200多度，一旦遇到空氣，就會使空氣發(fā)生冷凝，容易堵塞管道，而且冰晶撞擊還可能導(dǎo)致氫氣爆炸。所以火箭發(fā)射前，必須使用非常復(fù)雜的工序清除火箭周圍的空氣，現(xiàn)在使用的是氦氣吹除法。液氫液氧十分不穩(wěn)定，一旦有液態(tài)的氣體遇到高溫物體，就會迅速沸騰，而氫氣沸騰是非常危險的，容易導(dǎo)致火箭發(fā)動機毀壞。而接觸的高溫物體就是氫泵，必須做好冷卻工作。
即便氫能應(yīng)用技術(shù)難度很大，特別是在航天等高端技術(shù)領(lǐng)域，我國科學(xué)家還是在不斷攻堅克難，取得了讓世界矚目的成績。
相信，隨著航天等高端領(lǐng)域氫能應(yīng)用技術(shù)的突破和成熟，這樣的“舊時王謝堂前燕”用不了多久就能以民用的形式“飛入尋常百姓家”。
