突破性的低溫冷卻器使載人火星任務成為可能
https://www.nasa.gov/directorates/stmd/tech-demo-missions-program/cryogenic-fluid-management-cfm/stay-cool-nasa-tests-innovative-technique-for-super-cold-fuel-storage/NASA 測試了一種超級冰箱,它可能是未來載人火星任務的關鍵。如果沒有這種新型低溫冷卻器,前往火星的飛船抵達火星時燃料箱就會空空如也。
對於大多數深空任務來說,一旦任務開始,推力就不是什麼大問題了。速度的巨大變化是由將探測器送離地球的助推器提供的,之後就只是簡單的彈道問題了。對於航向修正和其他細微的軌跡變化,可以使用由相對穩定的液體和氣體驅動的小型推進器。即使是近年來使用更頻繁的離子推進器,也使用氙氣等無需太多維護的推進劑。
這樣做的目的是,機器人探測器重量相對較輕,可能需要數年甚至數十年才能到達目的地,因此推力和速度並非關鍵因素。然而,就人類而言,任務時間必須盡可能短,並且飛船品質必須足夠大,以保證機組人員的生存和健康。
這意味著要使用盡可能高效的燃料,也意味著要用大型儲罐裝滿液氫、液氧或液甲烷。問題在於,這些都是低溫液體,液氫沸點為-252.9°C(-423.2°F),液氧沸點為-183°C(-297.4°F),液甲烷沸點為-161.6°C(-258.9°F)。這也意味著,即使在冰冷的太空中,這些低溫燃料也難以停留在原地。它們會在儲罐內沸騰,而且確實會沸騰,因此必須打開儲罐的通風口,讓氣體逸出,防止儲罐爆炸。
對於停在發射臺上的火箭或持續時間不到一周的任務來說,這或許沒什麼問題,但對於持續兩年以上的火星任務來說,這可是個大問題。如果我們計算一下,結果會令人沮喪不已。如果火星飛船有一個大型、隔熱性能較差的儲罐,裡面裝有38噸液氫,那麼據估計,被動蒸發每年將消耗約16噸液氫。