塑料火箭也能上天

　　陆地上、深海中，塑料已经占领了整个地球，未来某一天，也许塑料会化身为火箭，飞往太空。

　　用塑料造火箭

　　在制造火箭方面，业界有一些约定俗成的规定：一般轻质材料部分会使用铝合金、碳复合、合金钢等材料，而重要的部分则会使用坚固的钛合金、不锈钢，在需要耐火抗热的部位隔热陶瓷可以大展身手。显而易见，在火箭身上，塑料这一地球上最常见的材料并没有用武之地:它既不坚硬，又不耐热，完全不符合火箭的需求。等等，火箭不考虑下工程塑料吗?

　　其实，在火箭制造中，塑料有一个很大的优势——它很轻。火箭作为运载工具，其自重越小，所需要消耗的燃料就越少，能用于搭载其他航天器的空间就越大。所以，大量采用轻质材料，努力将火箭的自重降低是很有必要的，它直接影响火箭的性能。但目前人类掌握的轻质金属并不算很多，且大多价格昂贵，比如锂，它是最轻的金属，但质地很软，还容易溶解，不堪大用。其他常用的金属材料比如铝合金、钛合金，虽然它们在强度和硬度上都符合要求，但成型和加工困难，成本昂贵，重量上也不占优势。科学家们一直在寻找更好的能够取代金属的火箭材料，工程塑料就是被科学家寄予厚望的“后浪”。

　　与普通塑料相比，工程塑料具有更好的力学性能、耐腐蚀性、耐热性、耐疲劳性等特点，在航空航天领域，塑料材料已经发挥了不小的作用：聚碳酸酯是一种高级的航天复合树脂，广泛用于飞机舱罩、照明设备、宇航员的防护用品等;改性尼龙具有较强的抗辐射能力，可以用作飞机、卫星等高空飞行器的包覆材料;聚醚醚酮树脂在航空航天领域用来代替铝、钛等其他金属材料制造成飞船发动机、内外零部件;等等。

　　如果我们再往工程塑料中添加碳纤维、石墨烯、玻璃纤维等高新科技材料，工程塑料就会旧貌换新颜。在欧洲航天局的支持下，德国航空航天公司“MTaerospace”推出了一款由碳纤维增强塑料制成的小型火箭燃料箱，该燃料箱可以容纳液氢和液氧而不泄漏，最重要的是，整个燃料箱完全没有用到一点金属材料。

　　火箭燃料箱不使用金属是一个非常大的挑战，因为最常用的推进剂氢气和氧气都是气态的，即使它们在储存时被冷却到-253℃，但它们仍会在使用过程中不断逸出。因此，以往的火箭燃料箱都会使用金属作为衬里，一则防止气体逸出，另外金属也更加抗冻。不过，金属衬里有一个缺点——它们很重，而且，多加这一个衬里，所需要的制造部件和制造步骤更加繁复。所以，“MTaerospace”的纯塑料燃料箱一经推出就大受欢迎：火箭自重的减轻意味着可以装载更多的载荷，使用这个燃料箱，比传统燃料箱能降低更多发射成本，同样多的燃料能产生额外2吨的有效载荷量。

　　传统燃料箱所用的金属衬里是密闭的，为了用碳复合材料重现相同的特性，新型燃料箱用黑色碳纤维和特殊树脂编织而成，在低温、变压、气体泄露测试中，新型燃料箱都经受住了考验。近期，欧洲航天局打算将新型燃料箱安装到阿丽亚娜6号火箭上，碳纤维增强塑料还将应用于燃料箱与上级外层之间的界面。如果发射成功，我们还将在未来的火箭部件中找到更多的碳纤维增强塑料。

　　废塑料有大用

　　如果用工程塑料造火箭还不算什么，那么废弃塑料和火箭的搭配就十分神奇了：2022年1月29日，美国Vaya太空公司成功发射了一款火箭，该火箭使用的是可回收热塑性塑料制成的燃料箱，其中所填充的燃料也是热塑性塑料。

　　用废弃塑料发射火箭的不止一家公司。2022年10月，英国航天公司Skyrora在冰岛进行了一次火箭发射任务，这款火箭所填充的燃料是他们独家开发的——被称为Ecosene的燃料，它是由废弃塑料转化而成。Skyrora使用从当地市政当局收集的塑料垃圾，通过热解技术将其转化为Ecosene燃料，这种燃料可用于火箭甚至普通车辆。而且，以这种方式生产的燃料要便宜得多，其成本可能仅为当今航天公司的火箭燃料费用的五分之一。

　　成功应用塑料燃料的还有英国Pulsar Fusion公司，其火箭使用一种由高密度聚乙烯(HDPE)和氧化亚氮氧化剂组成的混合燃料。高密度聚乙烯用于一系列塑料产品，包括瓶子、管道和砧板，这使得用作火箭燃料的材料丰富且价格低廉。

　　据估计，全球每年产生4亿吨塑料垃圾，最终只有9%被回收利用。其余的要么最终进入垃圾填埋场，要么被焚烧。如果将更多废弃塑料变身为燃料，它们不仅能发挥余热，更有利于解决白色污染这个大难题。不久的将来，由塑料箭身、塑料燃料构成的全塑火箭将占领太空——这可能是一个好消息。