親子觀星會

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美成功試驗甲烷燃料火箭發動機　優勢諸多



　　工程師們成功試驗了一種以甲烷為動力的火箭，這是甲烷在航天發動機領域中的首次應用。未來這種新型發動機可能把火星、木星、土衛六以及其他行星和衛星用作天基燃料補給站，允許從地球發射更輕便的航天器，而且更容易發射。 

試驗火箭由XCOR宇航公司建造，火箭攜帶約3405千克的推進劑。——這只是太空飛機每個固體火箭助推器約1498000千克推進劑的一小部分——這次在美國莫哈韋沙漠進行的試驗將為設計更大型的太空火箭提供試驗基礎。

　　目前的探空火箭大都採用液氧和液氫或固體燃料，這些燃料較難收集、難以存儲且價錢昂貴。甲烷不需要像氫一樣，在零下253攝氏度的溫度下保存。甲烷的密度比氫大，在燃料箱的有限空間內能夠裝載更多甲烷。

　　NASA火箭項目負責人Tramel稱，甲烷還有另一優勢，不像大多數太空載具採用的液體燃料，需要一套HAZMAT設備加以控制。

　　在其他行星和衛星上收集甲烷雖然很難，但並非不可能實現。機械探測器能夠從土衛六上採集甲烷，土衛六上蘊藏著大量液態甲烷。火星上雖然沒有大量甲烷，但能夠通過加熱二氧化碳和氫生成甲烷。

　　甲烷應用的一大難題是它較難點燃，不像液氧和液氫能夠快速反應。但是用於火箭發動機還是有前景的。Tramel稱，甲烷有諸多優勢

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雖然甲烷的比衝量沒有氫那麼高，但它有好幾項優點。液態甲烷比較穩定，蒸發的速度比較慢，同時甲烷儲存槽需要的隔熱設施較少，有助於減輕系統重量。除此之外，液態甲烷的溫度為-163℃，比液態氫（-253℃）更接近液態氧的-183℃，因此可減少處理程序及載具設計。甲烷還有另一項優點，就是未來的火星太空人，或許能利用該行星上主要由二氧化碳組成的大氣來合成甲烷，如此將有助於減少太空船的大小及重量。在不久的將來。美國航太總署的獵戶座任務或許會採用甲烷做為推進燃料，讓登月小艇離開月球表面，並使人員艙回到地球。
目前有數家公司已取得美國航太總署的經費，用以增加關於甲烷火箭的工程經驗。根據加州莫哈未火箭製造廠商XCOR航太公司的普涅爾（Richard Pournelle）表示，2006年12月，該公司曾經在地面測試7500磅推力的液態甲烷與液態氧火箭引擎。另一家位於阿拉巴馬州杭茨維爾的KT工程公司，則將在今年內進行甲烷火箭引擎的初步測試點火。

2006年3月，挑戰與航太公司的工程師測試了具備2~3萬磅推力的甲烷╱氧火箭引擎。在俄羅斯專家的協助下，將半噸重的人造衛星被送上低地球軌道，平均成本為每磅2000美元（大約為目前發射成本的20%）。另外，這套系統還可為次軌道觀光飛行提供動力，或用做火箭的第二節。萊斯柏表示：「我們相信甲烷火箭將可提供更快、更接近飛機的發射過程。」