Wie viel des weltweiten Xenons wurde insgesamt in der Raumfahrt verwendet? Ist es viel? Hat es viel gekostet?

Diese Antwort auf Warum werden Starlink-Satelliten Krypton anstelle von Xenon für den elektrischen Antrieb verwenden? sagt:

Ich nehme an, sie haben nachgerechnet und festgestellt, dass die Gesamtkosten geringer waren, selbst bei reduzierter Schub-/Watt-Effizienz, reduzierter Triebwerkslebensdauer und erhöhter Tankkapazität und Masse der Solarstrings. Die Kosten für Xenon sind enorm, und das Angebot ist sehr begrenzt. Wenn die NASA ein Fahrzeug baut, muss sie ihren Treibstoffkauf über mehrere Jahre strecken. SpaceX kann es sich wahrscheinlich nicht leisten, so lange zu warten oder so viel auszugeben. Sie können Xenon für einen langlebigeren, langsamer eingesetzten Satelliten der zweiten Generation verwenden.

Fragen):

  1. Wie viel des weltweiten Xenonvorrats wurde insgesamt in der Raumfahrt verbraucht? Was ist die Gesamtmenge in Kilogramm, die über die Karman-Linie gesendet wird?
  2. Ist es viel? Beeinträchtigt die Raumfahrt die Menge an verfügbarem Xenon auf der Welt?
  3. Hat es viel gekostet? Hat die NASA eine Hypothek aufgenommen, um ihr Xenon zu bezahlen, „ihre Treibstoffkäufe über mehrere Jahre zu strecken“?

Verwandte und Quellen, die sowohl in Beiträgen als auch in Kommentaren verfügbar sind ; gute Infos und Links zur Ökonomie von Xenon in der Raumfahrt:

Obwohl ich immer noch neu in Sachen Chemie/Physik bin und mein Vater mir alle möglichen CANDU-Werbematerialien seines Arbeitgebers untergeschoben hat, konnte ich immer noch nicht verstehen, warum Er die ganze Welt nicht vor Megamillenien weggekocht hatte. Diese Frage fällt möglicherweise in den xkcd-Klassiker „Was wäre wenn“, was passiert, wenn Sie Unendlich durch Unendlich teilen. Er ist in letzter Zeit verstummt. Also +1.
@CamilleGoudeseune (mit Einfühlungsvermögen) Ich bin immer wieder überrascht, dass die geologische Sequestrierung von Kohlendioxid es im Wesentlichen in den Untergrund pumpt und denke: „Okay, das löst das, es ist für immer weg!“ ist eine Sache. Glücklicherweise bleibt geologisches Methan dort unten mit dem Helium so gut wie sonst hätten wir sowohl einen heißen Planeten als auch keine Ballons.
@Camille Es gibt ziemlich viel von He im Mantel, ungefähr 7% davon sind ursprünglich. Siehe physical.stackexchange.com/a/548063/123208 und den angehängten Kommentar-Thread.
Danke, dass Sie „Kilogramm“ und nicht „Pfund“ sagen. Metriker der Welt, vereinigt euch :D
@user39728_i_said_user_39728_i_ danke! Jetzt frage ich mich, ob ich eigentlich Tonnage hätte sagen sollen !
Nein, denn Kilogramm ist viel offensichtlicher metrisch ;-)
Der Mars wäre inzwischen mit einer blühenden Zivilisation terraformiert, wenn wir vor zwei Jahrhunderten auf metrisch umgestellt hätten, deuten meine metrischen Berechnungen an.
Das oder wir hätten uns bereits selbst zerstört und wären ausgestorben, unser Tempo des technologischen Fortschritts wäre so schnell gewesen. Unsere heranwachsenden Kulturen hätten unmöglich mit dem beschleunigten Fortschritt fertig werden können. Wir sollten trotzdem auf metrisch umsteigen und das Risiko einfach akzeptieren.
Anstelle von Kilogramm gibt es ein einfaches englisches Wort: Masse
Hier ist ein großartiger Artikel über Edelgase im Mantel: Identifizierung von chondritischem Krypton und Xenon in Yellowstone-Gasen und der Zeitpunkt der terrestrischen flüchtigen Akkretion . Durch Alpha-Zerfall wird im Mantel und in der Kruste viel Helium produziert. Einige Xenon-Isotope werden durch spontane Spaltung erzeugt, aber dieser Prozess ist selten (z. B. ist bei U-238 die Wahrscheinlichkeit eines Alpha-Zerfalls etwa 10⁸-mal höher als bei einer Spaltung). Xe-129 entstand im jungen Sonnensystem durch den Zerfall von I-129 (Halbwertszeit 15,7 Millionen Jahre).

Antworten (1)

Laut Wikipedia-Artikel über Xenon kommt das Gas mit 87 ppb (Teile pro Milliarde) nach Volumen in der Erdatmosphäre vor. Die Erdatmosphäre wiegt 5,15 × 10 18 kg. Dividiert man dies durch die Dichte der Luft (auf Meereshöhe), erhält man 4,207 × 10 18 m 3 Luft, wenn alles auf Meereshöhe konzentriert wäre. Multipliziert man dies mit der Konzentration von Xenon, erhält man 3,65 × 10 11 m 3 Xenongas. Die Dichte von Xenon beträgt 5,89 kg/m 3 , also haben wir am Ende 2,15 × 10 12 kg Xenongas in der Luft.

Das ist definitiv genug für alles, was Sie wollen, also was ist das Problem?

Nun, es ist immer noch sehr selten. Der einzige Grund, warum es so viel Xenon gibt, ist, dass es im Allgemeinen so viel Luft gibt. Wenn Sie 1000000 l Luft sammeln, erhalten Sie nur 87 ml Xenongas. Das bedeutet, dass die Herstellung von Xenon sehr langsam ist. Dies erklärt wahrscheinlich seinen unglaublichen Preis von 1800 USD pro Kilogramm. Es entsteht als Nebenprodukt der Reinigung von N 2 , O 2 , Ar und CO 2 . Krypton ist weitaus häufiger (~1 ppm, mehr als das 10-fache von Xenon) und wird mit ähnlichen Strategien hergestellt, sodass es mit 290 USD pro Kilogramm viel billiger als Xenon ist. SpaceX bringt Starlink sehr schnell auf den Markt, daher können sie es kaum erwarten, dass eine geeignete Xenon-Versorgung auftaucht. Xenon wird häufig nur verwendet, weil es eine höhere Leistung hat.

Ich hatte Probleme, genaue Zahlen für die Menge an Xenon zu finden, die jemals auf den Markt gebracht wurde, aber sie liegt wahrscheinlich im Bereich von 1000 bis 10000 kg. Allein die Raumsonde Dawn verbrauchte 425 kg Xenon und kostete etwa 765.000 Dollar! Auch Kommunikationssatelliten mit rein elektrischem Antrieb in GEO werden immer beliebter.

Wie viel des weltweiten Xenons wurde insgesamt in der Raumfahrt verwendet? Ist es viel? Hat es viel gekostet?
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