美国登月火箭发射再三推迟，除燃料泄露之外，可能导致更大的危机

美国新一代登月火箭SLS的发射，从8月29日推迟到9月3日，然后又推迟到9月5日，然而现在已经是9月7日了，依然不见动静。最新的消息说它很可能要到10月中旬再次尝试发射，甚至也许今年内都发射不了。

SLS今年内都不一定能发射

而NASA方面并未明确表示火箭是否会被送回总装大楼，至少一开始是坚持不泄燃料，就在发射台“修修看”的。有观点认为，如果SLS这枚首发箭一直在发射台这么杵下去，很可能会导致一个灾难性结果，那就是“氢脆”。简单来说就是“材料由于吸氢或氢渗，造成机械性能严重退化，从而发生脆断”，是否是真的呢？

金属表面的氢脆现象

实际上，的确有“氢脆”这种现象，首先是凝固、焊接、加工过程中，由于氢的融入没有被释放出来，会导致金属裂纹、钢材损伤。历史上，美国的“北极星”导弹的固体燃料发动机外壳就曾因“氢脆”发生破裂，导致不能发射。其次则是长期的应力作用，也会让氢原子进入金属原子之间的空隙中，导致金属晶格中发生原子错排的局部位错，从而产生大量的微裂纹。而现在SLS火箭内部满载氢燃料、零下200多度的高压容器，就是一种典型的应力环境，所以说这种担心不无道理。

显微镜下的氢脆

具体来说，金属材料比如火箭燃料储箱，在受到外力作用时，材料内部的应力分布是不均匀的，在材料外形迅速过渡区域，或在材料内部缺陷和微裂纹处，会发生应力集中。在应力梯度作用下，氢原子会穿透金属原子，在晶格内扩散，或者会跟随位错运动向应力方向集中。由于氢和金属原子之间的交互作用，导致金属原子间的结合力变弱，这样在高氢区就会萌生出裂纹并扩展，最终导致脆断。另外，由于氢在应力集中区富集，还会促进该区域塑性变形，也会产生裂纹并扩展，还有就是在晶体中存在着很多的微裂纹，氢向裂纹聚集时，又吸附在裂纹表面，使金属材料表面能降低，因此裂纹容易扩展。

氢脆的原理，就这么简单

现在注满氢燃料的SLS首发箭就是这种情况，零下200多度的高压容器，上千吨液氢放4天，氢原子会渗透进整个燃料罐壁层，造成“氢脆”，更何况现在已经2个4天了，后面还不知道要放多少个4天，许多金属很可能发生不可逆的形变，会不会导致一些阀门打不开？齿轮转不动？或者轴截面变形，导致火箭异常振动、起飞速度不够呢？

SLS火箭的主燃料箱

有人说，SLS的燃料储箱是碳纤维的了，因此不存在“氢脆”问题。但实际上，SLS燃料储箱的基础就是航天飞机的“橙罐”，而“橙罐”的“纵梁”所使用的材质是2090铝合金，这是一种商用铝合金。SLS的主燃料箱原计划用2195铝合金，最终又用回了2219合金，并且增加了储箱厚度，或者说加筋板“筋”的高度。当然，波音的计划是使用Al 2050合金，与2195一样，是一种添加了镁的铝铜锂合金，但低温下有良好的物理性质。不管怎么说，铝合金都是SLS火箭燃料箱的主要材料，况且从理论上说，氢可以穿透所有原子之间的间隙。

美国航天飞机橙罐内部

铝制燃料箱内部

复合材料的燃料箱也有，但还要等下一代

对于NASA来说，目前最好的选择是这枚SLS首发箭不要了，让波音重造，发动机也要换新的。如果强行发射，未必不会爆炸。上千吨的液氢，威力都赶上小原子弹了，建议整个肯尼迪航天中心都要好紧急避险准备，什么39A、39B、39C发射台，包括SpaceX正在附近建造的“星舰”发射塔，都要做好付之一炬的准备。

炸了就神作了