这家初创公司想用水造火箭燃料，别笑！

用水作为火箭燃料的想法自阿波罗时代就已存在，近年来更得到美国国家航空航天局前局长比尔·尼尔森和SpaceX的埃隆·马斯克等人的推崇。但问题是：从未有人成功将水转化为火箭燃料，至少对于任何有一定规模的航天器而言是如此。一家名为通用银河（General Galactic）的初创公司正立志成为第一家做到这一点的企业，其由两位二十多岁的工程师领导。今年秋季，通用银河计划发射一颗1100磅的卫星，在轨仅用水作为唯一推进剂。如果成功，这不仅可能开始解决燃料供应问题，还能在美国面临太空冲突可能性日益增加之际，提升美国卫星的机动性。通用银河首席执行官海伦·马蒂森问道：“每个人都想建造月球基地、火星基地之类的，但谁来买单？它实际上如何运作？”他补充道：“我们的愿景是在火星建造加油站，最终还要构建其间的加油网络。”不过，这至少是非常长远的计划。作为起步，曾任职于SpaceX的马蒂森和其首席技术官、曾在瓦尔达太空公司（Varda Space）工作的卢克·尼斯，已购买了猎鹰9号火箭的发射名额，计划于10月或秋季晚些时候发射。大致简化来说，航天器有两种主要发动机类型。一种是使用液态甲烷等燃料，可能与氧化剂混合后燃烧，这被称为化学推进。你见过的所有大型火箭发射都采用这种方法的某种变体，因为它能提供巨大推力，尽管效率不高。另一种是将氙气等气体用电离，以离子气体或等离子体形式从航天器喷出，这就是电推进——同样，这里做了极大简化。马蒂森说：“电推进的推力非常非常小，人们开玩笑称之为‘太空中的嗝’，但它能持续很久，效率高得惊人。”随着时间的推移，足够多的“嗝”实际上会非常有效。电推进用于保持卫星在正确轨道，也为像美国国家航空航天局发射的探索小行星带的“黎明号”探测器提供动力。水并非电推进或化学推进的理想选择，但或许对两者来说都足够好用。不像液态甲烷，水无需担心意外炸毁航天器、需维持在零下260华氏度（约零下162摄氏度）的低温，或卫星面向太阳时沸腾蒸发。通用银河计划在其“三位一体”（Trinity）任务中演示这两种方法。化学推进方面，将通过电解把水分解为氢气和氧气，然后以氧气为氧化剂燃烧氢气。电推进系统——这种被称为“霍尔推进器”——同样先分解水，再施加足够电能使氧气成为等离子体，然后用磁场塑造等离子体并喷出。通用银河首席技术官尼斯表示，此举旨在证明“我们既能提供高效的长期机动能力，有时人们也需要快速到达某地或对轨道环境中的突发情况迅速做出反应，有时你需要的不只是太空中的‘嗝’”。例如，中俄卫星越来越多地近距离靠近美国卫星，美国太空部队等机构对快速避开这些竞争对手的机动方法极为感兴趣。马蒂森表示，希望“我们能为任务提供五到十倍的Δv”（Δv是航天器在一段时间内速度和方向的总变化量的术语）。马蒂森和尼斯在斯坦福大学研究生院相识，开始探讨这种水基推进剂的想法。即便在为马斯克等公司工作期间，他们也痴迷于这个想法并创立了公司。他们搜集研究论文，联系所有从事过类似系统研究的人。马蒂森说：“然后我们用建模软件运行方程，编写了很多Python脚本研究不同任务案例。”最终，他们得出结论：“这非常不同，令人兴奋。”于是知道这值得投入真金白银。目前，两人已筹集1000万美元风险投资，在航空航天领域这相对较少，但足以支持此次任务。当然，这种尝试此前从未成功是有原因的。电离氧会与一切物质发生反应，可能腐蚀电推进系统。曾任职于喷气推进实验室、现为通用银河顾问的瑞安·康弗萨诺说：“氧不是容易处理的元素，这使得设备的材料选择和设计极具挑战。”至于化学推进系统，考虑到电解系统增加的质量后，通用银河的系统是否能与更传统的系统竞争还不明确。普渡应用研究所首席执行官、前美国空军首席科学家马克·刘易斯说：“这可能是为小型卫星提供推力的相当聪明的方法，但存在很多‘如果’。”不过，刘易斯认为非常值得一试。如果通用银河能达到或超出其此次初步尝试的预期，它可能开始成为解决未来月球及更远任务核心燃料问题的答案。