马斯克的火箭使用甲烷作为燃料的原因主要包括燃料密度高、更容易存储和传输、更容易制造、更适合火星探索任务,以及有利于实现火箭的重复使用。
燃料密度高和更容易存储传输:甲烷相对于氢气具有更高的密度,这意味着可以在相同的体积内存储更多的燃料,从而提高火箭的燃料效率。此外,甲烷可以在相对较低的压力下存储和传输,而氢气需要在非常低的温度下储存,并需要高压容器来保持液态状态,这使得使用甲烷作为火箭燃料更加便利。
更容易制造:甲烷可以通过相对简单的化学反应制造,而液氢气需要更复杂的制造过程。
适合火星探索任务:这使得使用甲烷作为火箭燃料更加适合火星探索任务。此外,甲烷燃料的燃烧产生的废气中含有二氧化碳和水,这些废气可以被利用来提供生命支持系统所需的氧气和水1。
有利于实现火箭的重复使用:同煤油比,甲烷燃烧不会产生积碳,没有积碳火箭发动机的保养更简单,能被重复利用的次数也更多。而同液氢相比,液态甲烷对存储环境的要求更低,利于简化火箭的结构和重量,因此更便于回收。液态甲烷的温度是-161度,和液氧温差很小,二者可以贴近存储,因此储罐的设计可以更简单,能减少火箭重量。
综上所述,马斯克的火箭选择使用甲烷作为燃料,是因为甲烷在这些方面相比其他燃料具有明显的优势,特别是考虑到火星探索任务和火箭的重复使用性。