文|利刃军事
说起人类的太空探索，无论其规划多么宏远，未来多么壮美，最终让设想变成现实，都离不开一台技术性能先进的火箭发动机。
1926年，世界上第一台液体火箭诞生，从此之后，科学家们研究了成百上千种的液体推进剂组合，想要筛选出最成熟，最理想和最经济靠谱的液体火箭推进剂。
而在漫长的历史中，最终经过对储存性，使用维护性，价格，比冲的反复衡量之后，科研人员淘汰了大部分的液体推进剂组合，最终选择了3种稳定的燃料组。因此长期以来，火箭工程师在液体火箭推进剂发动机方面的主要研究，也都集中在了能使用偏二甲肼/四氧化二氮，液氧煤油和液氧液氢这三种稳定靠谱的液体推进剂的领域上。
但近年来，不少火箭公司的发动机研究却纷纷集中在了一个过去不是十分热门的领域：使用液氧甲烷的液氧甲烷液体火箭发动机。
如在去年，中国著名的蓝箭航天成功的试车了一台10吨级液氧甲烷火箭发动机。
图：蓝箭航天天鹊液氧甲烷发动机
而在前不久，中国宇航推进有成功的试验了一台60吨级的沧龙一号CL-1液氧甲烷发动机。
图：沧龙一号CL-1
而美国著名的SpaceX公司在2005年就开始研究猛禽液氧甲烷发动机，并在2015年成功试车出厂。2016年，SpaceX和美国空军又追加了约合1亿多美金继续研究以提高性能。而猛禽发动机作为BFR火箭的主动力，未来将全面的取代正在使用液氧煤油发动机的梅林1D。
同时，美国蓝色起源公司在2017年也出厂了自己的第一台液氧甲烷发动机BE-4。
图：BE-4发动机
显然，不管是国内还是国外，液氧甲烷发动机俨然成了网红产品，那么过去名不见经传的液氧甲烷发动机为何突然一下就成了研究热门？
其实，在之前提到了成百上千中的推进剂尝试当中，早就有人发现了液氧甲烷这对组合。但是在短暂的尝试之后，科研人员普遍认为液氧甲烷只能算是一个高不成低不就的组合。
图：BFR火箭
液氧液氢发动机具有推进剂组合当中，最高的比冲，例如使用液氧液氢的RL10B-2发动机真空比冲达到462.5秒，是全世界比冲最高的液体火箭发动机，其含义即为火箭发动机利用一公斤液氧液氢燃料，RL10B-2可以持续产生一公斤的推力长达462.5秒。但即便是未来被作为BFR火箭首选的猛禽发动机，其真空比冲也只有382秒而已。
图：SpaceX的液氧甲烷发动机
同时，如果相比于液氧煤油，液氧甲烷的成熟度也是远远不够的。因为甲烷常温下根本难以储存，必须制造相应的隔热箱。而对于要求快速反应的洲际导弹而言，二次核打击的要求意味着根本没有时间去临场找来燃料。煤油可以常温下长期储存，甲烷就不行了，这也就是为什么军方要忍受剧毒，昂贵的肼基，硝酸，四氧化二氮，也要求常温储存的原因了。
实际上，看到上述国内外发展液氧甲烷发动机的单位估计大家也能猜到，液氧甲烷发动机的兴起实际上和近年来的太空商业化密不可分，其开发者都是民营和商业化的航天公司。
如果说，高性能，可靠性是军方考虑的终点，那么商业的逻辑要求就与之有所区别了。而液氧甲烷发动机的省出，实际上也是因为下面3个优势。
图：SpaceX的液氧甲烷发动机
首先，商用火箭发动机一般会选择液氧煤油，但常规的液氧煤油发动机很容积积碳和结焦，会严重的影响发动机的性能，维护起来也十分麻烦。而甲烷是一种几乎没有上述问题的燃料，这就为发动机的重复使用奠定了重要的基础。而且，液氧甲烷发动机的比冲要高于液氧煤油，性能上占据优势。
其次，液氧甲烷发动机的整体设计具备优势。如在使用共底箱式设计的长征6号火箭上，中国使用的是液氧液氢燃料，燃料储存设备很像一个竹节，中间则用材料隔开，但是液氧和液氢的沸点差距很远，就需要在两侧设计上不同的材料，在结构设计和选材上都更麻烦。但液氧沸点为-183，而甲烷为-161，两者十分接近，使用液氧甲烷，就不用这么麻烦了。那么对于近年来星期的液氧甲烷发动机，你们怎么看？
图：卡西尼号拍摄的土卫六图像
最后，甲烷是一种可以在外太空上找到了燃料。土星的卫星之一土卫6上有巨大的甲烷液体形成的海洋。而在火星上，也可以利用特殊的设备会用二氧化碳和水制备甲烷。马斯克一直非常希望开发火星，能在火星上找到燃料的补充，这也就是马斯克一直对液氧甲烷发动机感兴趣的原因。
去年，中国民营航天企业蓝箭航天接受采访时就曾表示，中国研发液氧甲烷发动机就是为了更高的追求，这一度被解读为更高的商业成就和火星。实际上，中国与美国正在争夺液氧甲烷发动机的未来制高点。
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