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氢气在航空航天领域的应用与其高能量密度、燃烧产物清洁等特性密切相关，目前已在推进剂、能源供给、环境控制等方面展现出独特价值，具体应用如下：
1. 火箭推进剂
氢气是高性能火箭的重要燃料，尤其在需要高推力和高比冲（单位质量推进剂产生的冲量）的场景中广泛应用：
液体火箭发动机：液氢（-253℃下液化的氢气）常与液氧搭配作为推进剂组合（“氢氧发动机”），其燃烧反应（2H₂ + O₂ → 2H₂O）释放能量高，比冲显著高于传统的煤油 - 液氧组合，能为火箭提供更大的推动力，且产物仅为水蒸气。
优势：高比冲特性可减少推进剂携带量，提升火箭的有效载荷能力，适合深空探测、载人航天等需要大推力的任务。
2. 航天器能源系统
燃料电池供电：在载人航天器（如飞船、空间站）中，氢气与氧气通过燃料电池发生电化学反应，可产生电能，为舱内设备、生命维持系统等供电，同时反应生成的水可回收利用（作为航天员饮用水或循环用水），实现 “能源 - 水” 的闭环循环，大幅减少航天器携带的水资源量。
例如，国际空间站、美国 “阿波罗” 飞船均采用氢氧燃料电池系统，兼顾能源供给与资源循环。
应急能源：氢气储能系统可作为航天器的备用电源，在主能源系统故障时快速启动，保障关键设备运行。
3. 航天器环境控制与材料处理
惰性保护气氛：氢气在高温下具有还原性，可作为航天器材料（如金属部件、涂层）热处理时的保护气体，防止材料在加工或焊接过程中被氧化，确保部件的机械性能和稳定性。
舱内气体调节：在某些航天器的密封舱内，氢气可通过特定装置参与气体循环，辅助调节舱内气压或与其他气体反应，维持适宜的生存环境（需严格控制浓度，避免安全风险）。
4. 未来航空燃料的潜在方向
在航空领域，氢气作为低碳燃料的潜力正被探索：
氢燃料飞机：部分研究机构和企业在研发以氢气为燃料的飞机发动机，通过燃烧氢气产生动力，其产物为水蒸气，可大幅减少航空业的碳排放和污染物（如氮氧化物）排放。目前，相关技术仍处于试验阶段，需解决氢气储存（如高压气态或低温液态储氢的安全性与体积效率）、发动机适配性等问题。
可持续航空燃料（SAF）合成：利用绿氢（可再生能源制氢）与二氧化碳反应，可合成甲醇、煤油等航空燃料，实现燃料的低碳循环，助力航空业脱碳。
5. 空间探测中的应用
在深空探测任务中，氢气可作为能源转换的媒介：
例如，在月球或火星基地，利用太阳能电解水产生氢气和氧气，氢气可储存起来，通过燃料电池在夜间或光照不足时为基地供电，同时生成水供宇航员使用，形成自给自足的能源 - 资源系统。
注意事项
氢气在航空航天应用中需应对其特殊挑战：如液氢的超低温储存、氢气的高扩散性（需严格密封和泄漏监测）、与材料的相容性（避免氢脆现象影响结构强度）等。这些问题通过技术优化（如新型储氢材料）逐步得到解决，推动氢气在航天领域的更广泛应用。
综上，氢气凭借清洁、可循环的特性，在火箭推进、航天器能源、未来航空燃料等方面占据重要地位，是支撑航空航天事业向低碳化发展的关键技术之一。
