沉寂17年的铝冰火箭，被中国团队推到了5276米

一枚用铝粉和水冰作为推进剂的火箭，飞到了5276米。

据北京航空航天大学"今日宇航"公众号8月31日发布的消息，8月24日凌晨，北京航空航天大学宇航学院空间动力实验室与商业航天企业奔熠科技联合研制的"冰焰飞梭"铝冰探空火箭，在内蒙古巴彦淖尔完成首次飞行验证，遥测实测高度5276米。

^{首飞圆满成功后，联合试验团队在试验现场合影}

这个高度对于探空火箭并不算高，但放在铝冰推进技术上，意义完全不同。

目前公开可查的上一项铝冰火箭飞行试验，要追溯到17年前。

2009年8月，美国空军科研办公室、NASA、普渡大学、宾夕法尼亚州立大学等机构合作，将一枚使用ALICE铝冰推进剂的小型火箭送到约1300英尺，也就是约396米高度。此后十多年，公开资料中鲜有铝冰火箭进入飞行验证的记录。

按照目前公开数据，"冰焰飞梭"的5276米将这一飞行高度提高了一个数量级以上。

不过，这次试验真正值得关注的是另一个问题：未来在月球上起飞的飞行器，推进剂还要不要全部从地球带过去？

为什么要在月球上"找燃料"？

铝冰推进剂并不是最近才出现的新概念。

2009年的ALICE项目已经证明，铝粉与水冰混合后，可以形成能够驱动火箭飞行的推进剂。当年的研究人员就提出，这种推进剂一个潜在应用场景是月球和火星，因为其中的部分原料可能直接从当地获得。

在地球上，这条路线并没有明显优势。

成熟的液氧煤油、液氧甲烷、液氢液氧和固体推进剂技术已经形成完整产业体系。单纯为了把火箭从地面送入太空，没有太大必要重新建立一套铝冰推进体系。

到了月球，这笔账就发生了变化。

未来如果月面需要持续运行着陆器、上升器、货运飞行器甚至月面运输系统，每一公斤推进剂都从地球运过去，都会占用宝贵的地月运输能力。

这也是"原位资源利用"，即ISRU，越来越受关注的原因。

NASA目前仍在持续推进月球ISRU技术，包括开采水冰、从月壤中获得氧和金属，并最终用于生命保障、基础设施和航天推进。

NASA的研究认为，如果未来形成持续月面活动，单次月面起飞就可能消耗数吨推进剂，因此直接利用月球水资源生产推进剂具有明显价值。

中国也已经进入类似阶段。

我国载人月球探测工程已经全面启动，目标是在2030年前实现首次载人登月；公开的月面科学任务方向中，也已经将"月面资源利用"列入重点研究范围。

当月球开发从"去一次"逐渐转向"持续活动"，推进剂供应方式自然会成为基础设施问题。

铝冰推进由此重新获得了现实意义。

"月球上有铝和水"，没那么简单！

铝冰路线吸引人的地方，在于原料。

一端是水。

大量探测已经证明，月球极区永久阴影区域存在水冰。NASA目前正在研究从含冰月壤中完成开采、分离、净化和电解，并进一步制取氧气甚至氢氧推进剂。

另一端是铝。

月壤尤其是月球高地区域含有丰富的斜长石等含铝矿物。从资源组成上看，月球确实具备铝冰推进所需要的物质基础。

但要从月球上直接得到铝粉，还需要一套复杂的工业系统。

月壤中的铝主要存在于矿物和氧化物之中，需要经过采掘、处理、还原和冶炼才能变成金属铝。

这也是近年月球原位资源利用研究正在攻克的问题。

2025年发表在《Acta Astronautica》上的一项研究，通过熔盐电解模拟了从月球矿物中提取金属铝的完整流程，最终获得了质量纯度超过85%的块状铝，并尝试验证从月壤到金属材料的工程路径。

如果再往前推一步，铝冰火箭所需要的还不是普通金属铝。

金属需要进一步加工成满足燃烧要求的细颗粒铝粉，再与经过提取和处理的水按照特定配方混合、成型、冻结，最终制成可以稳定燃烧的推进剂。

因此，所谓"在月球上就地制造火箭燃料"，实际是一条很长的产业链，它包括找矿、采矿、提水、炼铝、制粉、推进剂生产、发动机装填等等。

"冰焰飞梭"验证的是这条链条中距离发动机最近的一段。

^{发动机地面热试车}

铝冰并不是月球推进剂的唯一答案

铝冰推进也不是月球原位推进剂最主流的路线。

目前研究更加成熟的一条路径是直接利用月球水冰。

水经过提取和净化后，可以电解得到氢和氧，再将其液化作为液氢液氧推进剂。NASA已经围绕水冰开采、氧气制备、低温液化和月面加注等环节进行系统研究。

相比之下，铝冰路线有自己的工程逻辑。

水和铝理论上都可以来自月球，推进剂又可以保持固态，在储存和使用环节可能避开部分液氢长期低温储存的复杂性。

但它也带来了新的问题。

首先是金属铝的制造成本。

在月球上建立采矿和冶炼系统，本身就是大型能源和工业基础设施问题。其次，铝颗粒燃烧会产生氧化铝等凝相产物，对燃烧效率、喷管两相流和发动机长期工作都有影响。

更关键的是性能。

2009年的ALICE更多还是概念验证。普渡大学团队当时也明确表示，这种推进剂仍需要继续优化后才能成为实用推进系统。

因此，今天讨论铝冰推进，可以把它理解为未来月面推进体系中的一种候选方案，而不是成熟液体推进剂的直接替代。

"冰焰飞梭"此次飞到5276米，意味着铝冰推进已经从推进剂配方、点火燃烧和地面试车，走到了整箭飞行验证。

对北航空间动力实验室和奔熠科技而言，这是"月极计划"的第一步，也验证了这套推进系统能够在真实飞行环境中工作。

距离月面应用还有很长的工程链条。发动机性能、推进剂长期储存以及月球真空、低重力和大温差环境都需要继续验证。更关键的是原位制造，只有当月球水冰开采、月壤提铝、推进剂制备与发动机真正接通，铝冰推进"就地取材"的价值才能体现出来。

来源：星动无极