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在火星上生产需要的推进剂，氧气和甲烷
送交者:  2026年11月07日17:45:55 于 [世界游戏论坛] 发送悄悄话
那么相关的问题是，液氧能不能用来代替液氢用来当推进剂？

不能直接替代。液氧（LOX）是氧化剂，不是燃料。 但是，你的思路有一个很重要的延伸：如果火星能够大量生产液氧，就有可能减少从地球运输推进剂的需求。

先把几个概念分清楚。

1. 液氧和液氢在火箭里承担不同任务液氢是燃料，液氧是氧化剂。两者燃烧发生反应：

2H2+O2→2H2O+能量
火箭发动机利用高温燃烧产物经过喷管高速喷出产生推力。

Glenn Research Center+1


hydrogenlagring – Store norske leksikon
液氢 LH₂

燃料，提供化学反应能量，同时形成分子量很低的排气，有利于提高比冲。

File:Liquid Oxygen (LOX) ball at the CCAFS SLC-40.jpg - Wikimedia Commons
液氧 LOX

氧化剂，提供燃烧所需的氧，本身不能像燃料那样单独燃烧产生化学推力。

所以，不能把液氧直接灌进原本使用液氢的发动机，期待它发挥同样作用。

2. 但液氧可以与其他燃料配合实际上，火箭并不一定非要使用液氢。

推进剂组合

特点

液氢＋液氧

比冲高，但液氢储存困难

甲烷＋液氧

性能和储存条件较均衡

煤油＋液氧

技术成熟、燃料密度高

液氨＋液氧

可研究的另一种组合，但性能和工程权衡不同

其中，我认为对火星最有现实意义的是：

液甲烷＋液氧。

因为火星大气中的CO₂可以提供碳和氧。通过萨巴蒂尔反应：

CO2+4H2→CH4+2H2O再通过水电解获得氧气和氢气，就能够生产甲烷和液氧。

Basic block diagram of the in-situ methane and oxygen production on Mars | Download Scientific Diagram
NASA的火星原位资源利用研究已经把甲烷和液氧生产作为重要技术方向。MOXIE则已经在火星实际演示了从大气CO₂中提取氧气，但它不是一座工业规模燃料工厂。

NASA+1


3. 这对火星往返运输意味着什么？我认为这里才是最值得关注的。

假设未来火星基地能够生产液氧：

  • 宇航员可以直接使用它作为呼吸氧气。

  • 火星返回飞船可以在当地补充氧化剂。

  • 配合当地生产的甲烷，可以实现火星表面起飞、火星轨道补给。

    • 甚至可以进一步设想：

    Starship 2 y Starship 3: las futuras versiones del cohete más grande del mundo - Eureka
  • 地球负责运送飞船、设备和部分关键燃料。

  • 火星基地利用大气和水冰生产推进剂。

  • 火星轨道建立燃料储存站。

  • 返回地球的飞船在火星轨道补给后出发。

    • 这能够大幅降低从地球携带全部返回推进剂的负担。

    4. 还有一个必须注意的问题你刚才提到南京大学的CO₂制氧技术。它如果将来能够在火星实现规模化生产，最大的价值之一是提供氧气。

    但它不能自动解决燃料问题。

    尤其是液氢：火星上没有现成的大量游离氢气，需要从水冰中提取；液氢又需要极低温储存。

    因此，我更倾向于把火星推进剂体系设计成：

  • 主要方案：甲烷＋液氧。

  • 辅助方案：水电解制氢、氧，满足生命保障及其他能源需求。

  • 特殊高性能推进任务：根据需要使用核热推进等非化学推进系统。


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