美股發(fā)明了一種新型火箭燃料二硼化錳，能量是現(xiàn)役最強(qiáng)火箭燃料的近1.5倍，并且還非常穩(wěn)定安全，可能會改寫人類太空探索的游戲規(guī)則。這項研究5月2日發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。

我們離星辰大海的距離，又被這個“能量魔方”拉近了一大步嗎？

◆ 01 能量爆表：火箭燃料的終極進(jìn)化？

在航天領(lǐng)域，每一寸空間都無比寶貴，每一克重量都必須精打細(xì)算?；鸺茱w多遠(yuǎn)、能帶多少貨，很大程度上取決于燃料的能量密度。

而新鮮出爐的二硼化錳 (MnB_2)，在這方面簡直是“開掛”般的存在。研究數(shù)據(jù)顯示：

質(zhì)量能量密度：達(dá)到39.26k?J/g。

體積能量密度：更是達(dá)到了驚人的 208.08k?J/cm3，這是迄今為止所有已知燃料中的最高紀(jì)錄！

這是什么概念？

為了讓大家更直觀地感受，我們把它和“明星火箭”獵鷹9號的燃料，以及現(xiàn)役固體燃料放在一起PK一下：

結(jié)論一目了然：MnB_2的體積能量密度是獵鷹9號煤油的6.5倍！體積能量密度更是碾壓式地比鋁高出了148%！這意味著儲存同樣能量，它的“油箱”可以做得極小，為火箭省出巨大空間和結(jié)構(gòu)重量。

◆ 02 提速的秘密：不止“內(nèi)功”，更有“身法”

能量高就一定飛得快嗎？這里要看兩個關(guān)鍵指標(biāo)：一個是發(fā)動機(jī)效率“比沖 (Isp)”，另一個是“質(zhì)量比”（火箭總重/燒完燃料后的重量）。

獵鷹9號的“梅林”發(fā)動機(jī)比沖極高，是液體發(fā)動機(jī)的效率標(biāo)桿。而MnB_2作為固體燃料，比沖可能稍遜一籌。但它的真正王牌，在于能通過極致的體積密度，極大地優(yōu)化“質(zhì)量比”。

更小的燃料箱意味著火箭的“干重”大大降低，質(zhì)量比急劇提升。根據(jù)航天公式，這會帶來巨大的速度增益。

如果說獵鷹9號靠的是深厚的“內(nèi)功”（高比沖），那MnB_2就是靠極致的“身法”（優(yōu)化質(zhì)量比）。即使內(nèi)功稍遜，但憑借絕頂身法，同樣能成為高手，把更重的載荷送上太空。

◆ 03 真實戰(zhàn)場：最強(qiáng)輔助，而非單挑王者

那么，MnB_2能取代獵鷹9號嗎？答案是：它們的賽道不同。

獵鷹9號的液體燃料可以多次啟動，玩轉(zhuǎn)回收。而MnB_2作為固體燃料，一旦點(diǎn)燃就一往無前，更適合做固體火箭助推器 (SRB)——就是火箭起飛時捆綁在兩側(cè)，提供毀天滅地般推力的“大力士”。

所以，MnB_2的定位不是單挑獵鷹9號，而是成為未來重型火箭的“最強(qiáng)輔助”。它能用更小的體積、更輕的重量，爆發(fā)出更強(qiáng)的初始推力，輕松地將空間站、火星基地等超大型載荷推出大氣層，為后續(xù)的太空探索鋪平道路。

最關(guān)鍵的是，這個“能量巨獸”脾氣還很溫和。在沒有助燃劑的情況下，它非常安全穩(wěn)定，不會意外燃燒，確保了操作的安全性。

◆ 04 能量之源：給原子“上刑”的藝術(shù)

MnB_2如此巨大的能量從何而來？答案藏在它獨(dú)特的制造過程和原子結(jié)構(gòu)里。簡單來說，科學(xué)家們用了一種堪稱“暴力美學(xué)”的方法，強(qiáng)行把能量“塞”進(jìn)了原子結(jié)構(gòu)中。

這個過程聽起來就像在鍛造一把傳說中的神兵利器：

極限高壓：首先，將錳粉和硼粉壓成一個致密的小塊。

地獄之火：然后，用一種叫“電弧熔煉爐”的設(shè)備，以強(qiáng)大的電流瞬間將其加熱到超過3000°C的恐怖高溫，使其熔化。

瞬間冷卻：最后，在它分解之前迅速冷卻，將高溫下的高能結(jié)構(gòu)“凍結(jié)”并鎖定下來。

這哪里是在做實驗，這分明是在給原子“上大刑”，強(qiáng)行讓它“憋大招”！

科學(xué)家將這個過程產(chǎn)生的效果稱為“過度配位 (overcoordination)”。在正常情況下，錳原子并不喜歡和那么多硼原子“擠”在一起。但在這種極端操作下，一個錳原子被迫與遠(yuǎn)超其“舒適區(qū)”的12個硼原子成鍵，形成一個極度擁擠、極不穩(wěn)定的高能亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。

這就像你把一個巨大的重物放在蹦床上，蹦床被極度拉伸，儲存了巨大的勢能。而MnB_2燃燒的過程，就相當(dāng)于瞬間把重物移開，儲存在原子間的龐大能量瞬間以熱的形式爆發(fā)出來。

老實說，方法已經(jīng)給你了，趕快回家做實驗吧，要是你也能造出來，未來的星辰大海就是你的。

總而言之，這項研究可能為人類航天事業(yè)打開了一扇全新的大門，一片由亞穩(wěn)態(tài)化合物組成的能量新大陸，正等待著我們?nèi)ヌ剿鳌?/p>

參考文獻(xiàn)：

Doane, J. T., John, G. M., Kolakji, A., Rosenberg, A. A., Zhang, Y., Chen, A. A., & Yeung, M. T. (2025). Violations of Coordination: Exploring Metastable Diborides via Energetic Transition Metals. Journal of the American Chemical Society, 147, 16578-16584.

Frick, E. (2025, August 27). Chemists create new high-energy compound to fuel space flight. University at Albany.