Warum verwendet der BE-4 Methan als Treibstoff?

Wiederverwendbarkeit ist der große Faktor. Kerosinmotoren haben Probleme mit "Verkokung", bei der sich fester Kohlenstoff in den Rohren des Motors ablagert. (Siehe diese Dissertation und ihre unterstützende Forschung für weitere Details.) Dies ist kein großes Problem bei Einweg-Motoren, aber es treibt die Kosten in die Höhe, wenn versucht wird, die Motoren wiederzuverwenden. Die erste Stufe der BO New Glenn soll , ähnlich wie bei der Falcon 9, vollständig wiederverwendbar sein ; Die ULA Vulcan plant , ihre Triebwerke wiederzuverwenden, indem sie sie in einer Kapsel ablöst und diese Kapsel dann mit einem Hubschrauber fängt. Methan verbrennt aufgrund seiner einfachen chemischen Struktur sauberer, sodass dieses Problem nicht auftritt, was es zu einer guten Wahl für einen wiederverwendbaren Motor mit niedrigerer Stufe macht.

Schauen wir bei Wikipedia nach möglichen flüssigen Raketentreibstoffen. Das Schlüsselelement ist die Abgasgeschwindigkeit. Lassen Sie uns alles entfernen, was giftig sein könnte, also kein Beryllium, Florin oder Bor, obwohl beide eine sehr effiziente Rakete machen könnten.

• $H_2{\space}LOX$- 3816
• $CH_4{\space}LOX$- 3034
• $C_2H_6{\space}LOX$- 3006
• $C_2H_4{\space}LOX$- 3053
• $\textrm{RP1}{\space}LOX$- 2941

Methan, Ethan und Ethylen verhalten sich also alle ähnlich wie RP1 und sogar etwas besser. Keiner ist jedoch mit Wasserstoff/Sauerstoff vergleichbar. Flüssiger Wasserstoff hat jedoch Probleme, die es schwierig machen, damit zu arbeiten. Was sind also einige der Nebenwirkungen dieser verschiedenen Kraftstoffe?

• $H_2{\space}LOX$- Schwierig zu handhaben, erfordert größere Tanks als herkömmlicher Kraftstoff. Benötigt extreme Kälte.
• $CH_4{\space}LOX$- Verbrennt sauber. Ist weniger energiedicht als andere Kraftstoffe und erfordert einen größeren Tank.
• $C_2H_6{\space}LOX$/$C_2H_4{\space}LOX$/$\textrm{RP1}{\space}LOX$Grundsätzlich werden diese allmählich energiedichter, verbrennen weniger sauber usw.

Das Sauberbrennen ist wichtig für die Wiederverwendbarkeit, es ist nicht erforderlich, den Motor regelmäßig zu reinigen. Das ist wahrscheinlich der Hauptgrund, warum es in erdbasierte Technologien investiert würde. Sie könnten auch nach einem Weg zum Mars suchen, wie es SpaceX getan hat.

Darüber hinaus hat Elon Musk die Entscheidung von SpaceX, Methan zu verwenden, öffentlich gemacht.

Von diesen trifft nur das letzte nicht zu. Methan ist viel billiger als RP1, daher ist Methan sinnvoller, wenn Sie ein Fahrzeug haben, bei dem der größte Teil der Kosten auf den Kraftstoff entfällt.