Was ist erforderlich, um Methantreibstoff und Sauerstoff in Raketenqualität aus der Marsatmosphäre zu produzieren?

Das ist das Schöne an Raketentriebwerken, Sie können fast alles hineinstecken, was Sie wollen, und sie funktionieren immer noch irgendwie. (Das heißt, ich sehe das als Schönheit an, Ingenieure schreien nur vor Angst.)

Spaß beiseite, es ist tatsächlich ein bisschen Wahres daran, dass die Spezifikationen für Raketentreibstoffe nicht so streng sind. Zum Beispiel begrenzten die ursprünglichen Spezifikationen für RP-1 nur die Menge an Schwefel und Komponenten, die eine Polymerisation induzieren. So ziemlich alles könnte als Raketentreibstoff durchgehen. ( Ignition , von John D. Clarke, hat einige faszinierende Informationen dazu.) Für Methanbrennstoff wäre die Kontamination wahrscheinlich größere Kohlenwasserstoffe, die in den Bereich von Kerosin fallen und somit keinen Schaden anrichten würden.

Der MOXIE ist ein Oxygenator, Splitting$CO_2$hinein$CO$und$O_2$. Das Diagramm hat etwas mit der Bezeichnung "Kryokühler", also nehme ich an, dass es tatsächlich flüssigen Sauerstoff produziert. Hier ist die Sache: Selbst normale Raketen verbrennen ihren Treibstoff nicht vollständig! Es hilft tatsächlich der Leistung. Am extremsten sind Raketen, die flüssigen Wasserstoff verbrennen und nur etwa die Hälfte des Treibstoffs verbrauchen. In einer Kohlenwasserstoff-Treibstoffkombination müssen Sie sich also bereits mit halbverbranntem Kraftstoff befassen, mit Arten wie$CO$gegenwärtig. Das bedeutet, dass wirklich reiner Sauerstoff nicht so wichtig ist und ISRU-Treibmittel mit begrenzter Reinheit innerhalb angemessener Grenzen in Ordnung sind. Beachten Sie, dass selbst wenn eine kleine Verunreinigung in Ordnung ist, es eine homogene Mischung in Ihren Tanks sein muss, sonst müssen Sie mit zufälliger Verbrennungsinstabilität fertig werden. Das MOXIE$O_2$gut genug für Raketen ist, das eigentliche Problem besteht darin, genug davon zu produzieren. MOXIE ist nur ein Test im kleinen Maßstab, und selbst ein vollständiges System wird Monate, wenn nicht Jahre benötigen, um genug Treibstoff zu produzieren, um wieder in die Umlaufbahn aufzusteigen.

Was ist in der Marsatmosphäre? Etwa 95,3 % CO2, 2,7 % Stickstoff, 1,6 % Argon und etwas Wasserdampf und viel Staub. Der erzeugte flüssige Sauerstoff sollte kein Wassereis oder Staub enthalten, aber ein wenig Stickstoff oder Argon würden nicht schaden, sie wären auch flüssig. Flüssiges CH4 sollte kein Wassereis oder Staub enthalten, aber ein wenig Stickstoff oder Argon wäre bei der Temperatur von flüssigem CH4 gasförmig. CO2 ist bei den Temperaturen von LOX und LCH4 fest. Daher sollten alle verbleibenden Feststoffe wie Staub, Wassereis und gefrorenes CO2 entfernt werden.