既然大氣中有21%是由氧氣構成的，為什麼火箭還需要液氧？

為什麼火箭還需要液氧？畢竟氧氣中有21%是由氧氣構成的！

我們知道，火箭發射的時候都需要液氧當做氧化劑，但是我們大氣中大約有21%是由氧氣構成的，為什麼我們不能直接利用空氣中的氧氣呢？

其實主要原因是大氣不能提供足夠快的氧氣來支持像火箭發動機或烈性炸藥這樣的高能系統。比如為土星五號第一級提供動力的F-1火箭發動機每秒消耗1789公斤的氧氣。在海平面上，它需要每秒注入1383立方米的空氣才能得到那麼多的氧氣。如果純依靠空氣中的氧氣是完全不夠的。再加上79%的空氣不是氧氣，其餘的空氣將是高能燃燒，需要大量氧氣。

因此在現實中，根本無法從空氣中以足夠快的速度給土星五號火箭提供足夠的氧氣來燃燒燃料。最關鍵的是空氣隨高度而變稀。在最初的兩萬英尺高度（只有土星火箭高度的55倍，或者不到通往太空的4%）時，空氣密度會下降一半，同時空氣中的氧氣也會隨之下降。當然，也有人問火箭不能從空氣中獲得足夠的氧氣，噴氣式飛機怎麼能飛？

其實在效率方面，噴氣式客機發動機比航天運載火箭有著巨大的優勢。他們可以花費大部分時間在任何高度和速度巡航，這是阻力和燃油經濟性之間的最佳折衷。它們不必去太空，所以它們不需要加速到20馬赫，也不需要爬升到氧氣供應量以上。這意味著它們可以以足夠慢的速度吸氧，然後利用空氣的質量來推動氧氣。

著名的勞斯萊斯特倫特1000燃氣渦輪風扇發動機產生285–331千牛（64100–74400）磅力的推力，大約是土星F-1火箭發動機的4%。要做到這一點，它每秒可吸入1.25噸空氣（900立方米），但其中只有一小部分被壓縮、與燃料混合併燃燒，剩下的就是發動機推動產生推力的反作用質量。

像這樣的發動機每分鐘只需要燃燒15-20加侖的噴氣式飛機，而這需要大約400-600加侖的空氣，而且空氣很容易從滑道和壓縮機供給。與火箭不同的是，它們的推力幾乎沒有來自排氣的噴射，相反，排氣被用來轉動渦輪，而渦輪又帶動一個大風扇，風扇在空氣中快速前進。

噴氣式發動機在整個飛行過程中都能獲得足夠的氧氣，火箭就不行了。噴氣發動機有空氣推動，火箭只有自己的推進劑。

曾經有人提出了一種混合動力發動機，它可以在發射過程中利用空氣作為反應質量，然後過渡到飛行中的火箭，沿途提取了部分所需的液氧和大部分所需的冷卻劑。在現實生活中，這樣的事情也許有一天是可能的，但可能更符合太空梭發動機的路線，而不是火箭的替代品。製造實用的吸氣式發動機是非常困難的，它可以在從啟動到高超音速超高海拔的各種條件下工作，更不用說建造一個能夠處理所有這些問題的發動機了。