追尋高超音速和氫燃料航空旅行的探索
背景和動機
在飛行對氣候危機的重要貢獻下，科學家們正在背後設計更清潔、更快的客機。然而現今的客機設計基本上與數十年前沒有太大的區別，這意味著飛行時間也沒有太大改變。但是如果人們能在不到一個小時的時間內從巴黎飛往紐約，該有多好？高超音速航班的願景
這就是 STRATOFLY 專案提出的：推出一種 Mach8 客機——一種可以以至少每小時 9,500 公裏的速度飛行的超音速飛機，約為聲音速度的八倍。STRATOFLY 是一項從 2018 年開始的三年計劃，旨在設計一種能夠載運 300 名乘客的氫動力超音速飛機的原型。像這樣的雄心勃勃的想法再次進入了民用航空的世界中。科學家正在探索新的設計、技術和燃料，以使飛機飛行更快，高飛更遠，並減小對環境的影響。即使這些技術可能需要幾十年才能進入服務，科學家認為現在夢想大未來是很重要的。技術和環境挑戰
然而 STRATOFLY 的設計也面臨著許多技術挑戰。但是人們面臨的是設計一架可以慢速飛行的飛機而不是設計一架可以飛行極快的飛機。 "挑戰不在於高超音速階段,"維奧拉教授說。維奧拉及其同事夢想設計的超音速客機不僅需要以高速飛行，還需要以更低的速度起降。這就產生了設計挑戰。例如，一架能夠飛行高超音速的發動機並不適合於低速飛行。高超音速發動機還需要一個巨大的進氣口來吸入空氣，並和氫混合。"隨著速度的增加，進氣口也會增加,"維奧拉說。但是在低速下，不需要吸入太多的空氣進入發動機，因此科學家必須在設計上做出妥協。這架長達 94 米的飛機在機鼻部位有一個巨大的進氣口，帶有滑動門以調節空氣進氣量。從起飛到速度達到約每小時 5,000 公裏，六個較小的發動機全部工作。當速度超過此速度時，一個延伸到尾部的大型發動機會向前推動飛機。折衷的解決方案
STRATOFLY 建議僅是一個概念，旨在展示超音速客機的外觀，為研究人員測試和思考可能需要幾十年才能成功建造的新技術提供機會。然而現今的飛行工業可能正在回歸像著名的超音速客機康科德一樣的超音速客機，該客機在服務期間超過 30 年，在 2003 年退役。Boom Aerospace 是一家美國公司，已經與聯合航空公司和美國航空公司簽訂了超音速設計合同。此外高超音速飛行不僅在民航領域引起了關注，太空工業也在關注這項技術，從而建造可以像飛機一樣起降的太空器，這樣可以減少昂貴的火箭發射需求。 "高超音速飛行位於航空和太空之間，"維奧拉教授表示。"因此最終我們將看到其中一項領域引領這項技術。"環保的可行方案
如果高速飛行最終成為可能，相關的目標就是約束其對環境的影響。如今航空業佔全球二氧化碳排放量的約 2.5％，這個百分比可能會隨著更快速的飛行而上升。根據英國克蘭菲爾德大學的 Bobby Sethi 教授的研究，氫燃料可能是解決方案。 "我們一直在研究航空用氫燃料已經很長時間了," Sethi 說。"但是成本一直在打擊熱情。但它的引入只是一個問題，而不是如果。"他協調的 ENABLEH2 專案，在去年的四年間研究了氫在航空領域的潛力。Sethi 認為氫有很多優點。它是地球上最豐富的元素之一，如果用可再生能源生成，就不會排放二氧化碳。此外 ENABLEH2 的研究顯示與煤油相比，氫燃料燃燒系統的 NOx 排放量更低，這是另一種溫室氣體。此外氫燃料發動機的飛機可以飛行更長的距離，而電氣化飛機可能僅用於短中程飛行。然而這個方案的成本也是關鍵。由於氫燃料的特性與常規航空燃料不同，因此飛機和一些機場需要完全重新設計，這可能需要 20 到 30 年時間才能實現。"我們可以技術上重新設計現有的飛機，例如空中客車 A380，以使用氫燃料，"他說。"但是需要在飛機中安裝氫儲罐，我們不能像現在把燃料儲存在機翼中，這使得模型與常規燃料或可持續航空燃料不競爭。"這就是為什麼大多數預測預計，在工業使用氫之前，可能會有一個中間期，工業將使用替代的可持續航空燃料( SAF)，這些燃料通常由生物質或廢物等來源製成，與常規噴氣燃料相比，產生的生命週期二氧化碳少。但是根據 Sethi 的說法，這可能不是正確的道路。他說，使用 SAF 可能會延遲對氫燃料的投資。因此在過渡期間，更好的方法是對航空排放進行碳捕獲，並“積極投資於氫燃料，以減少過渡時間”。未來展望
無論採取哪條路線，對 Sethi 來說重要的是緊注於可持續且具有長遠未來可行性的工業發展。他說： "航空業具有巨大的社會和經濟效益。它大大降低了全球的交通時間，透過旅遊等方式推動了經濟增長。我們不能讓航空業被破壞。" 飛行作為一種必要的交通方式，我們需要找到可以減少其對環境影響的方法。對於氫燃料的研究是一個很好的開始，也許在未來，我們可以看到更多採用氫燃料的飛機在天空中飛翔。除了在航空領域尋找解決方案，以下是一些其他領域的環保可行方案：
再生能源：太陽能、風能、水能和地熱能都是可再生能源，能夠提供持續且乾淨的能源。投資和支援再生能源的開發是減少化石燃料使用並減少碳排放的一種方式。
能源效率：提高能源效率可以節約能源和減少碳排放。這可以透過提高建築物的隔熱效能、改進電器和裝置的能源效率、推廣能源有效的交通方式（如公共交通、共享腳踏車和電動汽車）來實現。
廢物管理：透過迴圈經濟和零廢棄物策略，我們可以減少廢物產生並提高資源的利用率。這可以包括回收和再利用、廚餘堆肥、以及減少單次使用塑膠的使用。
保育生態系統：保護森林、濕地和珊瑚礁等生態系統可以吸收二氧化碳並幫助降低全球溫度。透過植樹活動、保護自然保護區和推行永續農業實踐，我們可以保護和恢復這些重要的生態系統。
教育和倡議：提高公眾對氣候變化問題的認識，並推動政策變革和企業責任，是解決氣候變化問題的關鍵。
這些都是我們可以採取的行動，以建立一個更綠色、更永續的未來。
Supersonic Flight-高超音速,氫燃料,航空旅行,探索
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