Где взять жидкий водород для ракет?

[Старый]

Теперь осталось совсем мелочь - сделать какое-либо изделие на водороде.

Дык Ангара же. Для него уже и место зарезервировали. 

[АниКей]

[АниКей]

[АниКей]

dzen.ru

Водородное топливо. Время пришло?



В сентябре 2022 года Роскосмос и Росатом заключили соглашение, включающее создание инфраструктуры и поставку водорода для космодрома Восточный. Сейчас на нём создаётся стартовый комплекс под ракеты-носители семейства «Ангара», включая «Ангару А5В» с третьей водородной ступенью и с водородным разгонным блоком КВТК. Ракеты с водородно-кислородной ступенью используют в Китае («Чанчжэн-5»), после трёхлетнего перерыва носитель с этим топливом запустила Индия (LMV-3) и в США готовится старт сверхтяжёлой SLS с той же топливной парой. Возвращается ли в ракетостроении тренд на использование водородного топливо, нужно ли оно России и готова ли наша страна к его применению?

Мы участвовали в передаче с экспертами из Роскосмоса, Росатома и ассоциации «Цифровой транспорт и логистика» и попытались вместе разобраться. Кроме ракет на водороде мы поговорили про АЭС, электролиз воды, применение водорода в металлургии и нефтехимии. По мотивам видео написали для вас обзорную статью — наслаждайтесь.
Задолго до «Энергии»
Водород как компонент ракетного топлива рассматривался Сергеем Королёвым ещё в начале 60-х годов. Это был один из вариантов топлива для Лунной программы СССР, однако главный ракетный двигателист Валентин Глушко отказался делать водородные двигатели. Он считал, что более достижимой стала бы ракета Владимира Челомея на паре гептил-амил, который предлагал построить этакий «Протон на стероидах». Если «Протон-М» выводит на орбиту чуть более 20 тонн, то ракета УР-700 с двигателями Глушко должна была обладать грузоподъемностью в 140 тонн!
Был выбран третий вариант — Сергей Королёв построил ракету Н-1 на керосин-кислородных двигателях Николая Кузнецова. К сожалению, Королёв не застал старты Н-1, а без него «довести до ума» ракету-носитель уже не удалось — она не смогла даже выйти на орбиту, и проект был свёрнут.

История не даёт сохраниться, как видеоигре, и переиграть ситуацию. Мы уже не узнаем, удалось бы вовремя построить ракету на другом топливе и высадиться на Луну? Но интересно, что, став генеральным конструктором, Валентин Глушко для своей сверхтяжёлой ракеты всё-таки построил кислород-водородные двигатели. Его сверхтяжёлая ракета «Энергия» в 1987—1988 годах совершила два успешных старта, но после этого нагрузки для неё уже не нашлось, и проект забросили. Стоит ли возвращаться к идее водород-кислородных двигателей?
Возвращение водорода?
Теоретические преимущества и недостатки водорода известны. Но удаётся ли реализовать первые и обойти вторые на практике? Топливная пара водород-кислород позволяет получать на современных двигателях удельный импульс более 450 секунд. В то время как у керосин-кислородных двигателей он получается примерно на 40% меньше. Это позволяет в ракете на водород-кислородном топливе увеличить массу полезной нагрузки практически вдвое по сравнению с керосин-кислородной ракетой той же массы.

На практике сказываются особенности водорода, которые делают его применение не таким очевидным. Во-первых — жидкий водород имеет гораздо более низкую плотность, чем керосин — приходится значительно увеличивать объёмы баков с топливом. Если вы видели старт Space Shuttle, то обратите внимание, что огромный оранжевый корпус — это бак, а не ракета, у него нет собственных двигателей. Это плата за использование водородного топлива на всех этапах полёта.
Водород не только лёгкий, его молекулы столь малы, что проникают в малейшие щели, которые оставили бы без внимания кислород или керосин. Температура его перехода в жидкое состояние очень низка — это -253°C против -173°C у кислорода. В результате, материалы, которые используют для транспортировки, наполнения и хранения кислорода не легко сделать ещё и не пропускающими водород и не теряющими своих качеств при столь низких температурах.
Проблемы эти можно решить. Это показывает и создание в России опытных образцов двигателей, и создание разгонного блока на водороде для Индии, и текущие испытания двигателя для разгонного блока Ангары на водороде — КВТК.
Возвращение в реальность
Теоретические преимущества и недостатки использования водорода понятны. Но задолго до полёта встают вопросы добычи, логистики и запуска. Сейчас нет задач в космосе, которые можно решить только с помощью водородного топлива. Его применение должно быть коммерчески оправдано, желательно, чтобы при этом учитывались интересы экологии и технологического развития России.

Например, при решении о переходе на новое топливо сейчас важна не только технологическая, но и экономическая составляющая. Например, ракеты используют слишком малый объём водорода, чтобы ради водородных модификаций строить отдельное производства. Зато водород — отличное зелёное топливо. А получать его можно, например, на АЭС. Лучше всего атомные станции работают при постоянном уровне генерации. А вот потребители, наоборот, по-разному расходуют энергию — например, ночью её меньше надо и населению, и производству. В эти периоды «затишья» атомные электростанции могли бы тратить электричество, разлагая воду на водород и кислород, а в пики потребления получать её обратно, сжигая водород.
Эти и другие вопросы возвращения России к использованию водородного топлива обсудили в «Разборе полётов»:
— Мирон Боргулёв, руководитель направления Частного учреждения «Наука и инновации» (входит в Госкорпорацию «Росатом»)
— Дмитрий Пена, главный конструктор комплекса водородно-кислородных разгонных блоков и перспективных изделий Центра Хруничева (входит в Госкорпорацию «Роскосмос»)
— Андрей Ионин, к.т.н., независимый эксперт, главный аналитик ассоциации «Цифровой транспорт и логистика»
— Александр Баулин, главный редактор медиа Pro Космос.

[MIRNbIY]

[Брабонт]

Водород не только лёгкий, его молекулы столь малы, что проникают в малейшие щели, которые оставили бы без внимания кислород или керосин.

Распространённое техническое невежество.

[Юрий Темников]

Ляпов там хватает!И вообще разговор ни о чём,кто в лес,кто по дрова.Да и специалистами не пахнет.Практически никто ничего конкретного не сказал.

[azvoz]

Водород не только лёгкий, его молекулы столь малы, что проникают в малейшие щели, которые оставили бы без внимания кислород или керосин.

Распространённое техническое невежество.

развейте его

[zero17]

Ляпов там хватает!И вообще разговор ни о чём,кто в лес,кто по дрова.Да и специалистами не пахнет.Практически никто ничего конкретного не сказал.

да это и не специалисты .......так себе. Получается водород будут доставлять по Ж/Д ??  и это технологично ведь жидкий водород в процессе транспортировки будет испарятся....!!!

[Юрий Темников]

Ляпов там хватает!И вообще разговор ни о чём,кто в лес,кто по дрова.Да и специалистами не пахнет.Практически никто ничего конкретного не сказал.

да это и не специалисты .......так себе. Получается водород будут доставлять по Ж/Д ??  и это технологично ведь жидкий водород в процессе транспортировки будет испарятся....!!!

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

[zero17]

Ляпов там хватает!И вообще разговор ни о чём,кто в лес,кто по дрова.Да и специалистами не пахнет.Практически никто ничего конкретного не сказал.

да это и не специалисты .......так себе. Получается водород будут доставлять по Ж/Д ??  и это технологично ведь жидкий водород в процессе транспортировки будет испарятся....!!!

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

[Юрий Темников]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

[zero17]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

[Бертикъ]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

[zero17]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

тринитрометан из чего получают?

[zero17]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

да себестоимость такого водорода из метана эффективна....а из угля тоже можно получать водород ??

[Юрий Темников]

да себестоимость такого водорода из метана эффективна....а из угля тоже можно получать водород ??

Похоже учебники плохо читал.Почитай в вике Синтез-газ.Да и вообще почаще туда заглядывай.По крайней мере ответа ждать не придётся.

[azvoz]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

да себестоимость такого водорода из метана эффективна....а из угля тоже можно получать водород ??

В метане есть водород, а в угле его нет - поэтому из угля нельзя получать водород.

Но можно получать водород из воды при помощи угля.
Углерод связывает кислород воды и высвобождается водород.
Некоторые клоуны и журноламеры называют это "получением водорода из угля".

[zero17]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

да себестоимость такого водорода из метана эффективна....а из угля тоже можно получать водород ??

В метане есть водород, а в угле его нет - поэтому из угля нельзя получать водород.

Но можно получать водород из воды при помощи угля.
Углерод связывает кислород воды и высвобождается водород.
Некоторые клоуны и журноламеры называют это "получением водорода из угля".

можно получать из угля водород. Пропуская через раскаленный уголь пары воды.

[zero17]

Но именно так и возили для Энергии.Возят и сейчас.И в трейлерах.Водородогазопроводы нынче дороги .НО в европах есть.А для ЖВ сколько-нибудь длинные нереальны.

а производить жидкий водород на космодроме не судьба???

А подумать?Производят в огромных количествах на химзаводах.Получают-то из метана.Прикинули ......... к носу.Получилось дешевле возить.

на каком именно заводе из метана производят? я думал электролизом получают....

Электролизный водород до 5 раз дороже "химического".

да себестоимость такого водорода из метана эффективна....а из угля тоже можно получать водород ??

В метане есть водород, а в угле его нет - поэтому из угля нельзя получать водород.
Но можно получать водород из воды при помощи угля.
Углерод связывает кислород воды и высвобождается водород.
Некоторые клоуны и журноламеры называют это "получением водорода из угля".

можно получать из угля водород. Пропуская через раскаленный уголь пары воды.

Пропускание паров воды над раскалённым углем при температуре около 1000 °C:
Старейший способ получения водорода. Себестоимость процесса $2-$2,5 за килограмм водорода. В будущем возможно снижение цены до $1,50, включая доставку и хранение.