文/中國化工博物館 葉建華

長五發(fā)射為什么要選擇液氫液氧作推進劑

文/中國化工博物館 葉建華

2016年注定是中國航天史上好戲連臺之年。

2016年6月25日20時00分，我國長征七號運載火箭在海南文昌航天發(fā)射基地將六類七項載荷成功送入預定軌道，發(fā)射取得圓滿成功。這次發(fā)射最大的亮點是將近600噸重的“巨人”送上太空的推進劑由液氧加煤油環(huán)保推進劑取代了偏二甲肼。長七發(fā)射成功拉開了我國載人航天工程空間實驗室任務的序幕，這是我國航天史上的又一個里程碑，這一壯舉也將載入中華民族航天史冊。此項工程受到中共中央、國務院、中央軍委的表彰。

總裝備部領(lǐng)導視察藍星航天公司

時隔兩個多月，長征五號運載火箭于8月26日從天津起程，乘坐海輪于9月1日運抵海南，將于2016年的11月在海南發(fā)射基地擇機發(fā)射，長五發(fā)射將會更加吸引世界目光。長五與長七相比將有更多的亮點。一是外形巨大，光箭體直徑就達5米，而目前我國現(xiàn)役火箭箭體直徑最大的只有3.35米。二是起飛質(zhì)量大，長五起

飛質(zhì)量約878噸，具備近地軌道25噸、地球同步轉(zhuǎn)移軌道14噸運載能力。三是作用大，長五將實現(xiàn)我國航天史上質(zhì)的飛躍，大幅提升我國自主進入空間的能力，把中國火箭送入包括美國和俄羅斯在內(nèi)的世界主流火箭陣營。

長征七號、長征五號運載火箭全面大量使用液氧/煤油、液氫/液氧低溫推進劑組合，成為名副其實的低溫火箭，其中長征五號更是因為應用了液氫，得“冰箭”之譽。液氫液氧為什么能夠替代偏二甲肼成為長七長五的推進劑呢？這是人們感興趣的問題。這是因為液氫液氧推進劑與偏二甲肼等常規(guī)推進劑相比具有許多優(yōu)點。液氫液氧較常規(guī)推進劑比沖參數(shù)大幅提高，推力可提高60%以上，相當于一輛公交車，使用新動力系統(tǒng)后可減少自身重量擴大空間，可以承載更多的旅客，從經(jīng)濟商業(yè)角度無疑會優(yōu)先選擇液氫液氧推進劑。使用液氫液氧推進劑還可以降低了發(fā)射成本，據(jù)專家預計，每次發(fā)射推進劑就可以節(jié)省上千萬元人民幣費用。最大的亮點是綠色環(huán)保?？v觀世界航天發(fā)展趨勢，隨著科學技術(shù)的突破和生態(tài)意識的強化，無毒、無污染、高推力的液氫液氧燃料將成為升級版火箭推進劑的主角。常規(guī)推進劑的生產(chǎn)及使用過程中對環(huán)境會有一定的污染，而液氫液氧推進劑在生產(chǎn)和使用過程中不會對環(huán)境造成污染，符合綠色航天發(fā)展理念，順應國際航天發(fā)展潮流。

液氫液氧作為航天推進劑優(yōu)勢多多，但生產(chǎn)液氫液氧并非易事。因為要把氫氣氧氣變成液態(tài)，需要通過先進技術(shù)、高端設備和精心操作才能將氫氣和氧氣降到零下252度和183度以下。

因為液氫的臨界溫度更低，讓我們簡單介紹一下什么是液氫產(chǎn)品？液氫產(chǎn)品是如何產(chǎn)生的？大家知道，世界上多數(shù)物質(zhì)能以液、固和氣三種形態(tài)存在，如大家每天都需要的水。一般情況下，水以液態(tài)存在，而當溫度達到零下時水就會結(jié)冰成為固態(tài)，而當溫度超過100度時，水又會慢慢變成水蒸汽成為氣態(tài)。液氫就是氫氣在零下252度由氣態(tài)壓縮變成液態(tài)的。

長五這個870多噸的“巨人”90%以上是零下252攝氏度液氫和零下183攝氏度的液氧推進劑，因而有“冰箭”之稱。這些推進劑產(chǎn)自咱們中國化工人之手。

說到液氫液氧，不能不提到為西昌和文昌發(fā)射基地提供液氫液氧產(chǎn)品的中國化工集團公司。中國化工集團公司與祖國的國防建設和航天事業(yè)結(jié)下不解情緣。下屬星火化工廠從上世紀六十年代開始就為航天配套生產(chǎn)偏二甲肼推進劑，保質(zhì)保量按期完成火箭發(fā)射任務。當航天發(fā)射需要新型推進劑時，藍星航天公司又攻堅克難、發(fā)揮艱苦創(chuàng)業(yè)的精神，勇于承擔起新的使命。

讓我們來了解一下藍星航天公司是如何生產(chǎn)液氫產(chǎn)品，如何確保安全萬無一失的。液氫產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)難題在于氫氣提純和深冷，對工藝、設備和操作要求很高，尤其是用于火箭推進劑的液氫純度要求更高，其技術(shù)標準為99.9998%。藍星航天公司下設的文昌和西昌液氫生產(chǎn)廠均采用甲醇分解制氫技術(shù)，即以甲醇和脫鹽水為主要原料，甲醇水蒸汽在催化劑床層轉(zhuǎn)換成含有氫氣和二氧化碳混合氣體，該混合氣體再經(jīng)變壓吸附技術(shù)提純得到高純度氫氣，高純氫氣經(jīng)壓縮機使之降至零下252度以下，即制成液氫產(chǎn)品。藍星航天公司本著一流設備，一流保障的原則，不惜重金采購了世界上最先進的法國液空公司的冷箱設備和指定配套的德國凱撒公司的壓縮機、比利時公司的分析儀。一流的設備、一流的員工才能生產(chǎn)一流的產(chǎn)品。

藍星航天公司生產(chǎn)廠

液氫屬于易燃、易爆、超低溫生產(chǎn)，一旦發(fā)生安全事故，后果不堪設想。藍天航天公司十分重視安全工作，他們培育了安全文化，強化了安全理念，健全了安全制度，并且投入巨資購置了最先進的安全硬件，架起了全天候全覆蓋的安全網(wǎng)絡，確保萬無一失。我們在文昌廠區(qū)可以看到：消防水站，一用兩備；易燃易爆設備旁安裝了遠程消防槍；廠區(qū)與罐區(qū)之間建起了一道1米厚、3米高、200多米長的鋼筋混凝土防爆墻；廠區(qū)設立了網(wǎng)式防雷系統(tǒng)；還有散布在各個角落的可燃氣體報警儀?？梢詽M足極端氣候條件下的安全需要，為安全生產(chǎn)奠定了堅實基礎(chǔ)。

當我們?yōu)樽鎳教焓聵I(yè)發(fā)展而振奮，為航天英雄鼓掌點贊之時，應當感恩默默無聞樂于奉獻托起火箭升空的中國化工人！