黄志澄：体制内无“甲烷火箭” 民企做出可算大功
来源：国际商业航天 作者：张新雄
10月27日，民营航天公司蓝箭航天自主研发的三级固体运载火箭“朱雀一号”发射失利。空气动力学家、航天技术专家黄志澄今日接受行云侠采访时，建议民营企业多搞一些体制内都没有做的东西，比如说甲烷火箭。
相比于固体发动机，液体火箭发动机要复杂得多。简单来说，就是“将大容量高效液体燃料通过很牛的管线和泵抽到燃烧室里点燃，再从喷管喷出去。”液体火箭发动机虽然技术上要困难得多，但还是具有诸多优点：性能安全可靠、推进剂成本低廉、比冲性能高、易于批量生产、启动工作平稳、可重复使用等。
▲液体火箭发动机工作原理示意图
目前国际上主流的、可重复使用的火箭动力系统，均采用该技术路线，如中国的长征1-7号系列，欧空局的阿里安1-4系列，俄罗斯的联盟号系列，美国的德尔塔2-3系列。不久前成功升空的SpaceX猎鹰9号重型火箭，也是依靠9台液氧煤油燃料的Merlin 1D发动机作为第一级发动机的。
▲Merlin 1D发动机试车
由于液氧烃类火箭发动机无毒并具有较高的平均密度和相对较高的性能，已经成为火箭发动机的一种重要类型。其中，除液氧煤油火箭发动机已经得到广泛应用外，由于液氧甲烷火箭发动机具有比冲较高、低成本、低积碳、冷却不结焦、适于重复使用等特点，自1980年以来，包括美国、俄罗斯、欧洲、日本、中国在内的多个国家都在开展相关的研究工作。
值得一提的是，甲烷资源丰富，液态甲烷来源于液化天然气（LNG）和固态天然气水合物(可燃冰)。全球广泛存在几乎是纯甲烷的天然气水合物资源，其储量至少是目前地球上常规化石燃料储量的2倍。在火星、土星上也有相当丰富的甲烷资源。甲烷价格较便宜，是液氢的1/70，是煤油的1/3。
SpaceX公司创始人马斯克曾对3种推进剂组合(液氧煤油、液氧液氢、液氧甲烷)的性能进行过详细对比，结果显示，液氧甲烷在火箭尺寸、推进剂价格、可复用性、火星生产推进剂4项指标上均为优，只有在推进剂运输上，它和液氧煤油一样都是良，但比液氧液氢要好。“液氧甲烷发动机具有液氢液氧发动机和液氧煤油发动机的综合优点，是未来航天推进系统的发展方向之一。”黄志澄在新著《新航天：创新驱动的商业航天》中写道。