鋁冰(上)

美國《國防新聞(Defense News)》2009年9月21日報導，美國空軍正在資助一項新型火箭燃料的研發，這種燃料產生的推力有望達到現有推進劑的水準，並且更加安全簡便。使用這種推進劑可能成本更低且對環境有利，是由冰凍的細小鋁粉(Aluminum Powder)和水的混合物製成。

美國空軍、國家航太總署(NASA)和來自普渡大學(Purdue University)以及賓夕法尼亞州立大學(University of Pennsylvania)的科學家8月將1枚2.7m(9ft)的火箭發射到約400m(1300ft)的高空。這是對裝有鋁冰(ALICE, Aluminum-Ice)推進劑(根據其成份鋁和冰命名)的火箭進行的初期試飛。

來自普渡大學的航空學教授蒂摩西•波波因特(Timothee Pourpoint)表示，此火箭在0.8秒內加速到320km/h(200miles/h)。

他說：「這次試飛帶來了新的希望，但並不比現有的推進劑好。」ALICE的研發人員有信心可做得更好，波波因特說：「對於改進這種推進劑我們有很多想法」。

如果鋁冰推進劑的性能大幅提高，它將會為美國空軍做出許多貢獻。

科學研究中心空軍辦公室的航太推進專案負責人米塔塔•柏坎(Mitat Birkan)說：「這種推進劑比其他推進劑更安全，意外點火的幾率較小。這種推進劑掉在地上也不會發生爆炸，靜電放電帶來的危險也可忽略不計。」

柏坎還認為，這種推進劑和當今使用的其他推進劑相比對環境更有利。他說：「譬如NASA就必須在風吹離海岸方向時才能進行發射，因為發射太空飛行器會產生成噸的對人體有害的鹽酸(HCl)。」

使用ALICE推進劑的火箭發動機排出的是氫和鋁的氧化物，柏坎認為毒性相對較低。

波波因特說：「排出鋁的氧化物也並非十分理想，但是這相對氫氯酸來說好一些。」

也許ALICE推進劑最吸引人的地方就在於可「現場」製造，十分簡單，也就是說幾乎可在任何地方進行生產。柏坎說：「只需有水源、一些鋁粉和一台混合機就可以了，這可大幅簡化空軍的後勤作業。」

鋁冰(下)

美國《國防新聞(Defense News)》2009年9月21日報導，對NASA來說，「現場製造」就意味著有可能在月球上、火星上或者其他地方進行ALICE推進劑的生產，這樣探索宇宙的太空飛行器也許就不用返回地球來重新補充燃料。

波波因特說：「我們知道月球上有鋁，火星上也有一些，而且火星上還存在水。如果月球上沒有水的話，我們可將水運送過去。」
使用鋁和水製造推進劑的想法並不是最新提出的。

8月，賓夕法尼亞州立大學的格蘭特•日沙(Grant Risha)教授在其關於ALICE推進劑的論文中寫到：「從20世紀1960年代就開始對作為可行推進劑的鋁-水燃燒進行研究。」

柏坎說：「先前是在鋁粒子的規格上製造鋁水推進劑的。最新研究使用『納米鋁粒子』，和之前的鋁粒子是完全不同。」

之前使用的鋁粉是微米級粒子。1微米大概比人類的頭髮細100倍。但這些粒子還是太大，必須加熱到開氏2400度(約華氏3860度)才能點燃。納米鋁粒子比微米級粒子小1000倍，用低一半的溫度就可點燃。

波波因特說：「問題的關鍵就在於納米鋁粒子，如果我們還使用微米級鋁粒子，那還是不能產生反應。」

將納米鋁和水混合製成一種稠度類似於黏土的藥漿。然後將此混合物裝進鑄模冷卻到華氏零下20度。

波波因特說：「冷凍藥漿的目的在於防止鋁粒子和水發生反應。」

為點燃冰凍的推進劑，將熱氣沿其空心通道注入，直到鋁被加熱到燃點。燃燒需要的氧來自水，水以冰的形式存在於冷凍藥漿中。」

加入像過氧化氫一樣的富氧源可能會提升ALICE推進劑的性能，其含氧量是水的2倍。

波波因特說：「雖然ALICE推進劑是冷凍的，但和一些火箭燃料相比溫度算暖和的。比如液態氫(Liquid Hydrogen)就必須在華氏零下423度保存。這使得ALICE成為一種有吸引力的衛星燃料。」

波波因特指出：「即使是在太空，太陽光的熱量也很難使氫保持液態。但使鋁冰保持冷凍狀態卻很容易。這樣，使用ALICE推進劑的衛星使用壽命就更長。」

除用於衛星外，鋁-水燃燒可用在火箭和飛彈的推進劑中。

柏坎說：「這個反應生成氫，事實上，這是產生氫的最有效的方法之一。這種方法還可用在氫氣站，為氫能源汽車提供燃料。」

沒有進展到經濟效益，方案是沒用的，因為同時間其實有很多類似研究進行中

開發出這些東西的人真是厲害

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