Можно ли использовать кислород в резистом в вакуумной среде?

Этот ответ относится только к последней части вашего вопроса "какой$I_\text{sp}$и тяги, которая могла бы быть у него» , и делает это в смысле идеального резиста. Я надеюсь, что это не слишком простой подход, но его стоит пройти через него, чтобы развить более интуитивное представление о физике очень высокого уровня. уравнения в ссылке, которую вы дали, хотя, учитывая ваш вопрос, я предполагаю, что смысл теряется в деталях более низкого уровня. Если нет, это будет полезно кому-то!:

1. Мощность в выхлопе ракеты, «мощность луча», представляет собой скорость потока кинетической энергии, т.е.

   $$\frac{1}{2} \cdot \dot m \cdot v_e^2$$

   куда$\dot m$- массовый расход и$v_e$скорость выхлопа. Также$v_e = I_{\text{sp}} \cdot g_0$. Я написал это в такой форме для начала, так как кинетическая энергия является относительно знакомым понятием.

2. Более полезно для вашего вопроса:$\text{Thrust} = \dot m \cdot v_e$(Уравнение 7 в вашей ссылке) и так:

3. Чистый резистореактивный двигатель, то есть без какого-либо другого источника энергии, такого как химические реакции, означает, что мы можем напрямую связать электрическую мощность в резистивном нагревателе с мощностью луча таким образом (уравнение 1 в вашей ссылке):

   $$P_e \cdot \eta = \frac{1}{2} \cdot \dot m \cdot v_e^2$$

куда$P_e$мощность, рассеиваемая в нагревателе, и$\eta$- некоторый коэффициент полезного действия, допускающий потерю некоторой мощности, излучаемую в космос и возвращающуюся обратно в структуру, например$50 \text{%}$(угадал). В случае$\require{mhchem}\ce{LOX}$хранения, это также должно позволить$\ce{LOX-O2}$изменение фазы, но пока не беспокойтесь об этом.

4. Собрав все это вместе, мы можем выбрать наши значения Thrust и$I_\text{sp}$для любого нереагирующего топлива, а затем выработать соответствующее$dot m$а также$P_e$. Это основная концепция, она должна быть такой же простой, как кажется.

5. Хорошо, хорошо, это должно быть сложнее, но с чего-то надо начинать. Это поможет вам начать очень приблизительно понимать чужой двигатель. Проверьте свою ссылку, хотя также попробуйте это , так как это просто дает заголовки, не теряясь в них.$C^*$(характеристическая скорость истечения), давление в камере и т. д. Это дает$\text{Thrust} = 0.045 \text{ N}$,$I_\text{sp} = 152 \text{ s}$, который, как я рассчитал, дает мощность луча$33 \text{ W}$за$100 \text{ W}$электрический, т.е.$\eta = 33 \text{%}$. В данном конкретном случае они платят сверх шансов, потому что они также поставляют тепло для фазового перехода вода-пар. Вы можете проверить опубликованный массовый расход$0.03 \text{ g/s}$и это аккуратно возвращается к примерно$45 \text{ mN}$, слишком.

6. Проблема: вы не можете произвольно увеличить электрическую мощность, не обнаружив, что у вас есть потери из-за того, что газ становится настолько энергичным, что мощность переходит в возбуждающие вращательные и колебательные режимы молекул газа, а не в то, чтобы они двигались (поступательные режимы). Когда это начинает происходить для$\ce{O2}$в качестве топлива, это то, на что вам нужно обратить внимание, но я думаю , что не раньше, чем вы подниметесь выше$I_\text{sp}$из$500 \text{ seconds}$.

7. Вернемся к идее$\ce{LOX -> O2}$как топливо, есть пара других проблем:

   • $\ce{O2}$в частности, может быть довольно трудным выбором для совместимости материалов, поскольку он очень реактивен, тем более, чем горячее. В качестве первого прохода при температуре предположим, что энергия на молекулу равна$\frac{3}{2} k \cdot T$куда$k$постоянная Больцмана,$\ 1.38 \cdot 10^-23$.
   • Как упоминалось ранее, при хранении топлива в$\ce{LOX}$, вы напрямую создаете дополнительные проблемы, так как потребляемая мощность должна кипятить$\ce{LOX}$(фазовый переход), а затем повысить его температуру. Это еще один шаг, на котором вам нужно будет подвести итоги. Эта область, и особенно логистика$\ce{LOX}$производство и хранение вообще не моя территория, поэтому я оставлю это там.