Почему водородно-фтористое топливо не используется для ракет все чаще?

LF2/LH2 , или жидкое дифторидное жидкое двухкомпонентное топливо на основе диводорода (бинарное криогенное топливо) имеет удельный импульс 410 секунд (по массе) на уровне моря, что больше, чем, например, LOX/LH2 (жидкий кислород, жидкий диводород) со средним удельным импульсом по массе 391 секунд, также на уровне моря. Поскольку в обоих случаях окислитель находится на борту и является одним из бинарных криогенных топлив, разница в удельных импульсах (19 секунд) останется такой же и в вакууме. Я не знаю, откуда у вас ваши цифры.

Так что это кажется довольно простым, LF2/LH2 имеет примерно на 4-5% больший удельный импульс на вес. Но, как упоминалось многими в этой ветке до меня, жидкий дифторид (LF2) представляет собой гораздо больше, чем кажется на первый взгляд, с представлением нескольких простых статистических данных о его характеристиках в качестве ракетного топлива. Главным образом, он токсичен, является сильным раздражителем и, как самый сильный окислитель (т.е. самый электроотрицательный элемент), который мы знаем, будет реагировать со всем, что готово отдать ему запасной электрон. Это нехорошо, потому что с практической точки зрения это делает его слишком реактивным:

Реакции с элементарным фтором часто бывают внезапными или взрывоопасными. Многие вещества, обычно считающиеся нереакционноспособными, например стальной порошок, осколки стекла и волокна асбеста, легко поглощаются холодным газообразным фтором. Дерево и даже вода горят пламенем при воздействии струи фтора без искры.

^{Источник выдержки: Википедия о фторе .}

Излишне говорить, что это делает чрезвычайно сложным и довольно дорогостоящим производство (НАСА платило 6,00 долларов за кг по сравнению с жидким кислородом, который стоил 0,04 доллара за кг в 1959 г.), хранение и использование в качестве компонента топлива любой системы, поскольку ракеты не исключение. Сочетание его с жидким водородом в нижних слоях атмосферы также приводит к уравнению кислорода и водяного пара, образуя плавиковую кислоту . Хотя это слабая кислота, на самом деле это нежелательный побочный продукт реакции фтора и водорода, в то время как реакция LOX с LH2 дает H ₂ O (воду).

Короче говоря, LOX/LH2 намного дешевле, намного безопаснее, во много раз проще в конструкции (двигатели, резервуары для хранения и т. д.) и, благодаря всем этим преимуществам, является предпочтительным окислителем для больших космических пусковых установок. У него есть несколько недостатков, но мы научились их проектировать, и они использовались во многих запусках, без необходимости эвакуации большого радиуса вокруг стартовой площадки до и во время фактического использования LF2, опасаясь экологической катастрофы. Пожертвовать 4-5% производительности стоит того, чтобы снизить эти риски, в этом нет сомнений.

Изменить, чтобы добавить : Но следует отметить, что 4-5% - это теоретическая разница в лучшем случае между удельным импульсом LF2 / LH2 и LOX / LH2, и эта разница будет значительно снижена, возможно, даже наоборот в пользу LOX / LH2, когда мы учитываем конструктивные ограничения и дополнительный вес ступеней и их двигателей при использовании вместо них LF2/LH2. Это немного аргументировано, но его также следует учитывать при интерпретации теоретических данных наилучшего случая .

В дополнение ко всем проблемам, поднятым TidalWave, вам также необходимо учитывать продукты выхлопа.

Основной бак шаттла перевозил около 730 тонн водорода и кислорода. Сжигание, в результате которого образуется около 730 тонн воды, счастливого химического вещества, которое мы все любим. При сжигании около 730 тонн водорода и фтора образуется около 730 тонн очень горячего фтористого водорода, который очень токсичен и чрезвычайно коррозионно-активен. Он атакует стекло, металлы и почти все остальное, включая сопла ракет и стартовые площадки. Он вызывает ужасные ожоги человеческой плоти. Вы не хотите этого.

Фтор очень токсичен и имеет тенденцию окислять не только топливо.