星辰月

有问题也要飞

火箭要上天,离不开燃料。而在所有的燃料组合中,液氢和液氧真是让人们又爱又恨。

液氢和液氧的组合能为火箭提供强大的动力,足以将火箭顺利地送入太空,而且燃烧之后的产物是水,干净无污染。但是,液氢在-253℃就会沸腾变成氢气;而液氧的沸点为-183℃,凝固点为-223℃。由此,一系列问题产生了。

只有克服了这三道难关的火箭,才能使用液氢和液氧作为燃料。

别急,问题还没完。液氢还有一个缺点,那就是密度太小。1立方米的液氢只有70.85千克,而1立方米的水有1000千克。密度小就意味着要携带同样重量的液氢,需要更大体积的罐子。因此,使用液氢和液氧作为燃料的火箭几乎都是大胖子,比如大名鼎鼎的长征5号——俗称“胖5”。

虽好但不划算

前面提到过,氢和氧的燃烧只会产生水,而且氢在海水中广泛存在,因此氢被视为清洁能源中的“香饽饽”。然而,这个“饽饽”虽然香,想吃进嘴里却不容易,原因就是,从水中制备氢,在目前的技术下,太不划算了。

目前,从水中制备氢的方法主要有电解水和超高温加热两种办法,但这两种办法都要耗费大量的化石燃料来提供电力或超高温,有点本末倒置了。还有一种方法是利用催化剂,依靠阳光来将水分解成氢和氧。但目前还没有找到便宜又适用的催化剂。

正是因为如此,虽然有的国家在积极研究利用氢能源的办法,并取得了一定的成果,但如果“制造氢”这个源头问题一直无法解决,那幺利用的办法再高科技、再环保,也只能是空中楼阁。

难以掌控的力量

质量较小的原子,例如氢的同位素氘和氚的原子,在极高温度和压力下,相互吸引、碰撞,进而聚合在一起生成新的原子核,就是核聚变,这个过程会释放出非常巨大的能量。我们头上的太阳就无时无刻不在进行着核聚变。

这个过程看上去简单,对人类来说,却是暂时还无法掌控的力量。如今,我们已经可以制造核聚变,例如人类威力最强大的武器氢弹利用的就是核聚变的力量。但是,如何将核聚变的能量约束在可控制的范围内,如何让它成为高效又安全的能源为人类所用,依然是一道跨不过去的高墙。

试想一下,一旦可控核聚变研究成功,那幺海水中取之不尽的氢就都能作为核聚变的原材料,能源将取之不尽,所谓的“能源危机”将就此成为历史名词。