寫稿
投稿
隨著美國(guó)宇航局再次將宇航員送上月球表面，隨著即將到來的阿爾忒彌斯任務(wù)，液態(tài)氫將再次在到達(dá)地球鄰居的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
盡管獵戶座飛船上沒有使用燃料電池，美國(guó)宇航局也采用了太陽(yáng)能電池板，但液態(tài)氫將被用來為飛船提供燃料。但是隨著美國(guó)宇航局的太空任務(wù)開始再次增加，美國(guó)宇航局將如何儲(chǔ)存未來任務(wù)所需的液態(tài)氫？
答案是一個(gè)全新的液態(tài)氫球體(上圖)由美國(guó)宇航局在肯尼迪航天中心開發(fā)，將用于儲(chǔ)存未來太空任務(wù)的燃料，包括阿爾忒彌斯。H2·維尤在我們采訪美國(guó)宇航局肯尼迪航天中心低溫測(cè)試實(shí)驗(yàn)室首席研究員亞當(dāng)·斯旺格和美國(guó)宇航局工程師馬克·伯格的第二部分中發(fā)現(xiàn)了更多關(guān)于這方面的信息。
“我們正在建造的新儲(chǔ)存罐將幫助我們應(yīng)對(duì)阿爾忒彌斯的未來迭代。我們現(xiàn)在擁有的現(xiàn)有坦克對(duì)阿爾忒彌斯一號(hào)來說很好，但是我們將在未來的任務(wù)中使用更大的上層，所以我們將需要更多的氫氣，”伯格告訴H2觀點(diǎn)。
“亞當(dāng)參與的許多偉大工作將對(duì)新的儲(chǔ)罐非常有幫助。我們將使用玻璃氣泡隔熱材料，這將非常有幫助。熱交換器將幫助我們減少沸騰，這有助于我們的清洗周轉(zhuǎn)，你知道，能夠有更多的氫氣可用于額外的發(fā)射嘗試。
“即使我們真的發(fā)射了，減少蒸發(fā)也減少了我們不得不乘坐油輪和進(jìn)行危險(xiǎn)作業(yè)的次數(shù)。它在許多方面對(duì)我們有益?！?/span>
談到這個(gè)話題和液態(tài)氫在阿爾忒彌斯任務(wù)中的作用，斯旺格說，“就搭載氫的飛行器而言，該飛行器本質(zhì)上是航天飛機(jī)衍生的技術(shù)，因此使用了與航天飛機(jī)相同的基于氫的基本發(fā)動(dòng)機(jī)，這一個(gè)搭載了更多的氫。
“我完全忘了還要多多少，船上的氫大約要多40-50%，這也解釋了為什么我們需要在發(fā)射臺(tái)建造新的大型LH2球體。我們需要更多的液體來補(bǔ)充我們?yōu)榘⒉_建造的液體。
“那個(gè)球體現(xiàn)在實(shí)際上已經(jīng)基本建成，仍在測(cè)試中，但現(xiàn)在已經(jīng)全部建成，只是完成了一些細(xì)節(jié)，我們今年可能不會(huì)在里面放任何氫，可能要到明年某個(gè)時(shí)候。但是是的，它現(xiàn)在基本上已經(jīng)建成了。
正如斯旺格和伯格透露的那樣，液態(tài)氫球體將成為美國(guó)宇航局和肯尼迪航天中心即將進(jìn)行的太空任務(wù)的核心。為了滿足對(duì)氫的需求，液態(tài)氫球體的液體體積將達(dá)到4700立方米。
“這是一個(gè)雙壁水箱，兩個(gè)球體之間有很大的空間，然后你在里面放上隔熱材料，抽真空來減少沸騰，減少熱負(fù)荷，”斯旺格告訴《H2觀點(diǎn)》。
“它的總體設(shè)計(jì)和構(gòu)造與其他領(lǐng)域相同。它比另一個(gè)球體大50%左右。
“我們已經(jīng)對(duì)一種叫做玻璃氣泡的新型粉末散裝填充隔熱材料進(jìn)行了大量測(cè)試，它們正是這個(gè)名字所說的，只是一種由微小玻璃微氣泡組成的中空玻璃。我們做了大量的測(cè)試、實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等等，我們從中獲得了非常非常好的性能。
“與珍珠巖相比，它比珍珠巖好50%或減少50%的蒸發(fā)，因此它很可觀。這個(gè)新的球體將有玻璃泡隔熱層，這是第一個(gè)真正大型的商業(yè)建造的罐，將有這種隔熱層。
“我們希望從中獲得一些非常好的數(shù)據(jù)，并有望為液態(tài)氫球體在世界各地的構(gòu)建開創(chuàng)一個(gè)先例?！?/span>
國(guó)家航空與航天局
盡管這是世界上最大的液態(tài)氫領(lǐng)域，但相對(duì)于世界各地各個(gè)部門所需的氫氣量而言，它仍然很小。例如，斯旺格解釋說，對(duì)于海洋應(yīng)用和港口，需要一個(gè)十倍大的液態(tài)氫球體。
“這是迄今為止建造的最大的坦克。但是，只是為了給你一個(gè)尺度感和視角，它有點(diǎn)偏低。就體積而言，我們海上應(yīng)用和港口所需的容器大約是這個(gè)容器的10倍。
“我們港口需要的數(shù)量將更接近4萬或5萬立方米。然后在船上，它甚至更大。對(duì)于船只，你說的是17萬立方米，4000萬到5000萬加侖，諸如此類。
“我們需要利用我們?cè)谶@里知道的東西，一些這樣的操作和類似的東西，并按數(shù)量級(jí)擴(kuò)大規(guī)模，以便能夠促進(jìn)這個(gè)全球氫供應(yīng)鏈?！?/span>
隨著這些發(fā)展，美國(guó)宇航局一直在氫領(lǐng)域取得進(jìn)展，很明顯，航天局是最熟練和最長(zhǎng)的氫用戶之一。由于美國(guó)宇航局的技術(shù)實(shí)力，人們經(jīng)常認(rèn)為其他航空航天公司，如波音和空客，可以從美國(guó)宇航局幾十年來使用液態(tài)氫的經(jīng)驗(yàn)中吸取教訓(xùn)。
斯旺格告訴《H2觀點(diǎn)》，“我認(rèn)為肯尼迪航天中心成為液態(tài)氫世界中有趣的位置，因?yàn)橐簯B(tài)氫一直是一個(gè)非常小眾的東西。世界上沒有多少地方有基礎(chǔ)設(shè)施來處理液態(tài)氫，因?yàn)樗鼈儚膩聿恍枰?/span>
“鋼鐵制造使用液態(tài)氫，但那時(shí)沒有太多的基礎(chǔ)設(shè)施，在肯尼迪，我們擁有自60年代以來世界上最大的液態(tài)氫基礎(chǔ)設(shè)施。我們已經(jīng)積累了幾十年的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)和安全性?！?/span>
安全方面可能對(duì)氫的發(fā)展至關(guān)重要。隨著公眾對(duì)使用氫氣的安全性有了更多的了解和認(rèn)識(shí)，清潔能源載體的采用可能會(huì)大大加快。這主要是因?yàn)槊绹?guó)宇航局這樣的大公司，對(duì)其應(yīng)用有著最好的安全要求。
斯旺格繼續(xù)圍繞美國(guó)宇航局在氫產(chǎn)業(yè)中的影響力進(jìn)行討論，他說，“只是巧合，我們最終成為了液態(tài)氫社區(qū)或那些對(duì)液態(tài)氫感興趣的人的奇怪匯聚點(diǎn)，因?yàn)樗羞@些不同的倡議都試圖建設(shè)這些大型基礎(chǔ)設(shè)施。我們最終會(huì)在這個(gè)空間里。
“運(yùn)營(yíng)方面的事情以及維護(hù)和安全方面的經(jīng)驗(yàn)是非常非常重要的一套知識(shí)。我們一直在通過這些研討會(huì)幫助傳達(dá)各種不同的東西。在技術(shù)方面，這確實(shí)是我們?cè)谶^去20年左右一直在研究的技術(shù)，玻璃氣泡和IRAS是其中兩個(gè)大的?！?/span>
隨著氫在全球范圍內(nèi)的采用加速，很明顯，美國(guó)宇航局擁有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)將對(duì)氫的安全應(yīng)用產(chǎn)生影響，并支持建造大型基礎(chǔ)設(shè)施來支持世界各地的液態(tài)氫。
往期精選回顧：
低碳?xì)湓谌蚩沙掷m(xù)能源系統(tǒng)中的作用
