鋁冰混合燃料

鋁冰混合燃料這種被稱作ALICE的鋁-冰火箭推進劑，通過鋁和水之間產生的化學反應產生動力。研究人員希望這種反應生成的氫不會對發射火箭產生不利影響，並希望在長期的太空任務期間，這種產物可以用來填充氫燃料電池。從全局來看，研究人員希望開發出一種可以長期儲存氫的技術。水滿足了這個要求，水非常穩定，是一種儲存氫的好選擇。

鋁在很多火箭燃料中所佔比重較小，但是卻起著至關重要的作用，包括太空梭的固體助推火箭和美國宇航局的下一代“戰神”火箭使用的助推劑，都包含這種成分。鋁點燃后的溫度超過6920華氏度(3 826.67攝氏度)，高溫可迫使火箭發射產生的廢氣快速噴出，推動火箭向上運行。

由於使用直徑是80納米(比人類髮絲的直徑小500倍)的納米級別的鋁粒子，ALICE能排出更多鋁。這種粒子非常小，因此它比大粒子的燃燒速度更快，產生的推動力也更大，而且這一情況或許還使火箭在推進過程中更易控制。

納米鋁粒子是這種火箭推進劑產生作用的關鍵。只用微米大小的鋁粉和水冰是無法達到預期效果的。過去研究人員一直在研究利用鋁和水做火箭推進劑。不過普渡大學和美國賓夕法尼亞州立大學的科研組利用新納米鋁的優勢，把這個想法變成了現實。雖然以前確實有過用納米鋁和水制火箭推進劑的研究，但這是首次有人利用這種燃料把一枚火箭送上天空。

鋁以極高的溫度燃燒只是ALICE燃料反應式的一部分。其他部分包括被水分子鎖住的氧和氫為鋁燃燒提供燃料。這個反應過程產生的副產品是氫氣和鋁的氧化物，這種燃料可能比現有任何火箭推進劑更加環保。當前的太空梭發射，其固體火箭推進器要排放出大約230噸鹽酸。

ALICE推進劑可以“現場”製造，只需要有水源、一些鋁粉和一台混合機就可以了，可極大簡化空軍的後勤管理。還意味著有可能在月球上、火星上或者其它地方進行ALICE推進劑的生產。

在2009年8月份進行的一項飛行試驗過程中，普渡大學和美國賓州州立大學的科研組利用ALICE，成功把一枚火箭發射到1300英尺(396.24 米)高空。在未來幾年內這項技術不會有什麼作為，至少在美國宇航局挑選出要實施的太空計劃以前會是這樣。不過最近證實月球和火星上有水源存在，可能暗示著以後ALICE和類似的火箭推進劑將會被廣泛應用。

事實證明，製造ALICE混合物非常困難，但是研究人員經過不懈努力，最終製成這種像牙膏的混合燃料。為了製成令人滿意的混合物，研究人員打算利用機器把它們混合在一起，而不是利用抹刀，用手混合它們。如果想用這種混合物當做火箭推進劑，就必須讓它的生產過程實現自動化。第一次發射試驗過程中，冷凝使推進器保持完好無損，避免意外出現的火花或者緩慢的氧化過程使鋁和冰過早地發生反應。

取得巨大成就后，研究人員已經開始思考製作一種比現有火箭推進劑性能更強的新ALICE混合物。從總體性能來說，這種推進劑的性能跟傳統火箭推進劑的性能旗鼓相當，或者略勝一籌。科研人員已經做出“保守選擇”，以便能證明利用鋁和水製造火箭推進劑的想法正在平穩向前發展。現在它可以向更高的目標前進了。

或許目前科學家最迫切要做的，是把納米鋁粒子與更大的鋁粒子混合在一起。這能確保更加有效地利用鋁，減少燃燒過程中生成的氯化物數量。目前研究人員還在製作更加高效的鋁-水混合物，最初為了穩妥起見，他們選擇利用冰製作這種混合物。然而他們的小心謹慎導致火箭在發射時排出的氣體溫度較低，這降低了火箭的性能，使產生的氫更少。

科研人員正考慮利用一種不同的鋁-冰混合物推進劑，再進行一次發射試驗。可以調整兩種成分之間的比例，或者通過增加成分來提高火箭性能。未來甚至可能會考慮製作一種性能像液體燃料一樣的凝膠型推進劑。通過調整，現在的混合物也能產生更多氫，使利用它填充氫燃料電池的可能性更大。ALICE給大家帶來的最直接的好處，就是讓很多大學生和研究生有機會把科學設想轉變成真正的火箭發射。確保未來的太空探索活動能夠順利進行。