Warum verwendet die NASA NEXT-Engine Xenon? [Duplikat]

Warum verwendet die NASA NEXT -Engine Xenon? Warum nicht Argon oder Krypton verwenden? Hat es mit dem Verhältnis von Schub zu Leistung oder dem spezifischen Impuls oder etwas anderem zu tun?

Antworten (1)

Dieses Video erklärt es.

Kurz gesagt, es läuft alles auf die goldene Mitte zwischen Energiebedarf, Schub und spezifischem Impuls hinaus. Das Ionisieren von leichteren Edelgasen erfordert ein viel höheres Potenzial – viel mehr Energiezufuhr, größere Solarbatterien, höhere Kühlanforderungen, Schaltkreise und Strukturen, die gegen höhere Spannungen und Energien gehärtet sind. Während sich der spezifische Impuls verbessern würde, ist er bereits sehr hoch, während der Schub bereits niedrig ist und noch weiter sinken würde.

Es gibt sekundäre Vorteile - das Enthalten von Xenon ist einfacher, die großen Partikel neigen nicht so dazu, durch die Mikroporen des Tanks zu filtern, und es kann mehr Masse im gleichen Volumen bei gleichem Druck gelagert werden (und während das Treibmittelvolumen selbst kein so großes Problem darstellt, der Tank für gleichen Druck und höheres Volumen ist notwendigerweise größer - und schwerer.) Xenon ist nicht radioaktiv, wie Radon, und als Edelgas ist es sehr rückwirkungsfrei und sicher für die Struktur. Aber sein Ionisationspotential ist der Hauptgrund – immer noch ziemlich niedrig, während es eine hervorragende Leistung bietet.

Wenn der derzeit erreichbare spezifische Impuls für unsere Ziele nicht ausreicht, werden wir sicherlich zu leichteren Edelgasen übergehen, aber im Moment sind alle Ziele innerhalb des Sonnensystems mit Xenon-Triebwerken erreichbar, und die Vorteile von Argon oder Krypton rechtfertigen es einfach nicht die Kompromisse.

Leider ist der Preis von Xenon sehr hoch, da Luft sehr wenig Xenon enthält. Aber solange die Kosten für Xenon nur einen kleinen Teil des gesamten Missionsbudgets ausmachen, ist der Preis kein wirkliches Problem.
Diese NASA-Präsentation gibt den Xenon-Status von 2015 mit einer Produktion von 53 Tonnen/Jahr und einem Stromverbrauch von 10 % der Leistung der letzten 20 Jahre an; und dass die Verbrauchsrate der NASA hoch genug ist, dass sie Einkäufe weit genug im Voraus planen müssen, damit der Markt sie liefern kann. (Könnte dort interessanter sein, ich habe nur ein paar Folien daraus gelesen.)
Sehr interessant @DanNeely. Eine weitere Erkenntnis: Wenn Sie einen Anhänger mit Xenon-Röhren sehen und er voll ist, dann haben Sie gerade ~16 % der jährlichen weltweiten Produktionsleistung gesehen.
Sehr schöne Präsentation von der NASA. Es ist genug Xenon in der Luft für eine sehr lange Zukunft von Ionentriebwerken. Aber nur größere Luftzerlegungsanlagen konnten für eine wirtschaftliche Xenon-Zerlegung erweitert werden. Hoffentlich werden alle neu gebauten großen Luftzerlegungsanlagen mit Xenon-Zerlegung ausgestattet. Aber auch Helium ist ein wichtiges Gas für die Raumfahrttechnik und sollte nach Möglichkeit abgetrennt werden.
Warum verwendet die NASA NEXT-Engine Xenon? [Duplikat]
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