Wie berechnen Sie angesichts des Interesses an der Verwendung von Mondwasser für die Herstellung von Treibstoffen die Produktionsrate für den elektrolytischen Abbau und die Verflüssigung von Wasser zu Kryogenen? Eine Folgefrage ist, wie berechnet man die benötigte Leistung?
Ich glaube, eine Elektrolyse würde mindestens 286.000 Joule pro Mol Wasser benötigen. Siehe diesen Wikipedia-Artikel . Ein Mol Wasser würde ~16 Gramm Sauerstoff und ~2 Gramm Wasserstoff ergeben.
Um also eine Million Gramm Treibstoff herzustellen, bräuchten wir mindestens (1.000.000/18)*286.000 Joule. Das sind etwa 15.888.888.889 Joule für eine Tonne Treibstoff.
Laut diesem NASA-Artikel haben die Flügel der ISS-Solarzellen eine spezifische Leistung von 32 Watt pro Kilogramm. Die Solaranlage der Raumsonde Dawn hat eine spezifische Leistung von 80 Watt pro Kilogramm. Sie glauben, dass wir in naher Zukunft Arrays mit einer spezifischen Leistung von 175 Watt pro Kilogramm haben werden. Als Optimist verwende ich 175 Watt/Kilogramm als spezifische Leistung unserer Stromquelle.
Um das Rechnen zu vereinfachen, betrachten wir eine 1000-kg-Stromquelle. Bei 175 Watt pro Kilogramm wäre das eine 175.000-Watt-Stromquelle. Es kurbelt 175.000 Joule pro Sekunde aus. Erinnern Sie sich, wir brauchen etwa 16 Milliarden Joule, um eine Tonne Treibstoff herzustellen. 15.888.888.889 Joule/175.000 Watt = 90.793 Sekunden, was ungefähr 1 Tag entspricht.
Es würde also eine 1-Tonnen-Stromquelle mindestens 1 Tag dauern, um eine Tonne Treibmittel herzustellen (bitte überprüfen Sie meine Arithmetik, ich mache manchmal Fehler).
Wenn es abbaubare Mondflüchtige gibt, befinden sie sich wahrscheinlich in den dauerhaft beschatteten Regionen auf den Böden der Polarkrater. Diese Regionen sind bereits sehr kalt – etwa 30 bis 40 Kelvin. Ich glaube, das wäre kalt genug, um Sauerstoff mit wenig Abkochen zu speichern. Allerdings muss Wasserstoff auf etwa 20 K gekühlt werden.
Einmal bei einem Earth Moon Lagrange 1 oder 2 (EML1 oder 2), sind Mond und Erde ein gutes Stück von einem Depot entfernt. Die Sonne ist die wichtigste Wärmequelle, um die wir uns Sorgen machen müssen. Ein konischer MLI-Schirm (Multi Layer Insulation) kann die Sonne blockieren und ein Depot mit etwa 3 Kelvin für den Weltraum offen lassen. Das Abdampfen von Wasserstoff kann zur Stationshaltung verwendet werden. Dieses ULA-Papier argumentiert, dass wir kryogene Treibstoffdepots mit akzeptablen Abdampfraten haben können.
Zusammenfassend bräuchten wir eine massive Energiequelle, um Mondtreibstoff mit einer guten Rate zu produzieren. Meiner Meinung nach ist dies eines der größten Hindernisse für den Mond-ISRU-Antrieb. Aber ich glaube nicht, dass es ein Showstopper ist.
Hirschjäger
MerkurPlus