LMP-103S ist der Name eines neuen Monotreibstoffs, der 2010 auf der PRISMA-Mission getestet wurde. Sein Hauptbestandteil ist ADN (Ammoniumdinitramid), eine seltsame Chemikalie, die in den 70er Jahren in der UdSSR erfunden und in den frühen 90er Jahren unabhängig im Westen erfunden wurde.
Das schwedische Unternehmen, das die geistigen Rechte an diesem Kraftstoff besitzt und es auf PRISMA betreibt, hat einen um 6 % besseren spezifischen Impuls und einen um 30 % besseren Dichteimpuls als Hydrazine gemeldet. LMP-103S ist auch eine viel sicherere Flüssigkeit: stabil, unempfindlich gegenüber Stößen, Luft oder Feuchtigkeit, nicht sehr giftig oder korrosiv und hat gute Temperaturbereiche für Lagerung und Verwendung. Es verwendet auch einen Katalysator, um die Flüssigkeit zu "zünden" und zu "verbrennen".
Die chemische Zusammensetzung wird als 60–65 % ADN, 15–20 % Methanol, 3–6 % Ammoniak und der Rest ist Wasser angegeben. Diese Prozentsätze beziehen sich auf die Masse, nicht auf das Volumen. Die genauen Prozentsätze sind noch Betriebsgeheimnis.
Jetzt beginnen also die Fragen:
Was dauert es so lange? Warum hat es das fiese Hydrazin nicht ersetzt? Es ist jetzt 5 Jahre her, mit nicht viel mehr gehört. Ist der LMP-103S zu schön, um wahr zu sein?
Warum Methanol statt Ethanol verwenden? Ethanol hat ca. 33 % mehr Energie pro kg und ist ansonsten in Eigenschaften wie Mischbarkeit sehr ähnlich.
Wie hoch ist die Temperatur im Brennraum? Fürs Protokoll, für Hydrazin sind es normalerweise etwa 800 C, also solange LMP-103S nicht höher ist, kann es kein Nachteil sein. Trotzdem konnte ich bei all meinen Recherchen nie die Temperatur der "Verbrennung" in der Brennkammer finden.
Hinterlässt es feste Rückstände von der Verbrennung? Zum Beispiel Salze? Dies könnte ein großer Nachteil sein. Oder greift es Metalle oder andere Materialien an?
Außerdem habe ich bei all meiner Suche einen Nachteil gefunden, weiß aber nicht, was er bedeutet. LMP-103S ist nicht "kaltstartfähig", Hydrazin jedoch schon. Was bedeutet das?
LMP-103S und Hydrazin unterscheiden sich in mehr als der Tatsache, dass Hydrazin im Gegensatz zu LMP-103S hochgiftig und krebserregend ist und dass LMP-103S eine höhere Leistung aufweist.
LMP-103S erfordert eine stärkere Katalysatorheizung zum Verbrennen, und die Verbrennungstemperatur (etwa 1600 °C) ist beträchtlich höher als bei Hydrazin (etwa 800 °C).
Das Antriebssystem und damit auch die Bordsoftware müssen berücksichtigen und sicherstellen, dass der verwendete Thruster-Katalysator wirklich heiß ist (ca. 350 C), dh wenn die Vorwärmung aufgrund eines technischen Defekts ausgefallen ist und der Thrust gestartet wurde ganze Mission könnte verloren gehen.
Ein Hydrazin-Triebwerk beginnt zu brennen, ohne den Katalysator vorzuheizen, dh es besteht keine unbedingte Notwendigkeit, richtig zu funktionieren, und die zum normalen Heizen erforderliche Leistung ist erheblich geringer als die von LMP-103S.
Darüber hinaus haben Hydrazin und LMP-103S unterschiedliche Eigenschaften als Flüssigkeiten, und alle Ventile, die zuvor für Hydrazin qualifiziert waren, müssen zunächst weltraumqualifiziert werden, damit LMP-103S sicher im Weltraum verwendet werden kann, dh in der Schwerelosigkeit und im Vakuum.
Siehe auch zwei neue US-Patentanmeldungen:
http://www.faqs.org/patents/app/20150121843
http://www.faqs.org/patents/app/20150128563
Die Weltraumqualifikation von LMP-103S ist abgeschlossen. Ich gebe hier ein kurzes Update vergangener Meilensteine. (aktualisiert 2015-09-17)
September 2011 (nach etwa 15 Monaten im Weltraum) http://www.lsespace.com/latest-news.aspx
Schließlich wurden alle geplanten Schüsse mit dem HPGP-Antriebssystem auf Prisma erfolgreich abgeschlossen. Am Freitagabend, dem 9. September, wurde ein 75-sekündiges Dauerfeuer durchgeführt; der bisher längste mit einem HPGP-Triebwerk im Weltraum, und die kumulierte Anzahl von Impulsen überstieg 50.000. 363 Sequenzen wurden abgefeuert und 63 % des Treibmittels wurden verbraucht. Es verbleiben 2 kg des HPGP-Treibmittels, das für die Bereitstellung von ΔV für neue Missionsziele während des Rests der Mission vor der Stilllegung verwendet wird. Nach 15 Monaten im Weltraum, ohne Anzeichen von Abbau, entwickelt sich die Flugdemonstration zu einer Weltraumflugqualifikation.
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Aus: http://www.sffmt2013.org/PPAbstract/4088p.pdf Datiert vom 21. Mai 2013.
Tabelle 2-1: Die Missionsphasen von PRISMA
Missionsphase........Startdatum......Dauer.......Operator
Nominelle Mission....2010-06-15.....273 Tage......OHB-SE (SSC)
Verlängerte Mission..2011-03-15.....160 Tage......DLR/GSOC
Externe Parteien.....2011-08-22......588 Tage......OHB-SE Mission
Letzte Mission........2013-04-01......Laufend….OHB-SE
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Tabelle 2-2: Teilnehmer externer Parteien
Organisation....Experiment.............Startdatum.......Dauer
Weltraum-SI........Interferometrie,.........2011-09-19......7 Tage
......................Weltraummüll,
......................Verteiltes Instrument,
...................... Formationsflug
GMV................HARVD.................2011-10-03.......5 Tage
CNES.............FFRF Forts. ............2011-10-10......23 Tage
DLR............... ARGON..................2012-04-16...... 5 Tage
CNES.............µNEAT.......................2012-09-19.......3 Tage
ECAPS.......HPGP6.......2013-02-15.......1 Tag
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Aus: http://www.dlr.de/ra/Portaldata/55/Resources/dokumente/rheform/replacement-of-hydrazine.pdf
Aus dem EU Horizon 2020 Projekt Rheform - Ein höchst wichtiges Dokument vom 15. Juni 2015
Mehr als 344 Sequenzen mit über 50.525 Pulsen wurden im kontinuierlichen, Puls- oder Off-Modulation-Modus durchgeführt. Die Leistungskartierung wurde durchgeführt, indem Zündsequenzen mit Impulsdauern von 50 ms bis zu 100 s ausgeführt wurden, und Impulsmoduszündungen wurden mit Tastverhältnissen im Bereich von 0,1 % bis 99 % durchgeführt. Pulszüge mit einer Dauer von bis zu 90 min wurden durchgeführt. Der Pulsmodus und die Vorhersagbarkeit von Einzelimpulsbits haben sich für das HPGP-System als sehr genau erwiesen. Die kumulierte Brenndauer beträgt bisher mehr als 3,5 h und 76 % des Treibmittels werden verbraucht . Der verbleibende Treibstoff wird verwendet, um ΔV für erweiterte Missionsziele vor einer eventuellen Stilllegung bereitzustellen.
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Von https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/p/prisma-prototype#mission-status
Während der Rendezvous-Phase im August 2014 gab es ein Problem mit einem der Antriebssysteme auf PRISMA und das PRISMA-Projekt konnte die Gelegenheit nicht nutzen, die Inspektion vor dem Vorbeiflug von Picard durchzuführen.
SNSB ( Swedish N ational Space Board ) 27. Januar 2015
Wir diskutieren gerade, wie man den verbleibenden Treibstoff im HPGP-System am besten nutzt und ob die De-Orbit mit etwas anderem kombiniert werden kann.
SNSB 23. Februar 2015
Es ist, wie gesagt, Hydrazin, das am Ende steht, nicht das LMP-103S. Das HPGP-System funktioniert einwandfrei und wird für die verbleibenden Manöver verwendet. Beide Systeme wurden parallel verwendet, bis das Hydrazin aufhörte.
Aus einem Kommentar zu: http://www.popularmechanics.com/space/rockets/a17162/nasa-green-rocket-fuel/
Mike Lara · Arbeitet bei Orbital ATK
Das auf ECAPS LMP-103S basierende HPGP-System hat sich im Orbit zur Unterstützung des PRISMA-Satelliten fünf Jahre lang sehr gut bewährt.
SNB 8. September 2015
Mango hat 2015 die Aufgabe erhalten, seine Umlaufbahn zu kreisförmigisieren / abzusenken, um das Kollisionsrisiko zu verringern. In diesem Zusammenhang kommt das HPGP-System zum Einsatz und konnte damit 5 Jahre Einsatzfähigkeit im Weltraum nachweisen.
Ich bin der SkySat-Antriebsleiter und fliege LMP-103S seit Juni 2016, als SkySat-3 von Indien aus startete.
Um die Frage zu beantworten:
Ja, es ist brauchbar und hat eine Reihe von Vorteilen, meistens ist die (Isp*-Dichte) viel besser als Hydrazin. Aber im Moment sind die Motoren teurer zu bauen als die mit Hydrazin (aufgrund der höheren Verbrennungstemperatur sind die Treibmittelkosten kein wirkliches Problem).
Es kommt wirklich darauf an, was Ihre Mission wert ist (Kosten, Komplexität von CONOPS, viel Flugerbe oder Minimierung der Größe), aber es ist ein ernsthafter Anwärter auf Missionen, die früher Hydrazin waren.
Ich stelle hier einen eher technischen Vergleich ein
Als Antwort auf die Frage, „was so lange dauert“, hat LMP-103S seit dieser Zeit tatsächlich stetige Fortschritte gemacht, aber die Raumfahrtindustrie ist sehr konservativ, daher brauchen Veränderungen Zeit.
Ein Problem, das ein Freund von mir auf dem Gebiet erwähnt hat und das die Dinge möglicherweise verlangsamen könnte, ist, dass LMP-103S derzeit anscheinend etwa 5000 $/kg kostet (etwa das 15-fache der Kosten von Hydrazin).
Es wurde Berichten zufolge in den SkySats von Planet verwendet, die vom ersten Minotaur C gestartet wurden. siehe Orbital ATK von Space.com: Minotaur C-Rakete „Frankenstein“ startet an Halloween .
David Hammen
CBHacking