Можно ли использовать отработанный метан в качестве топлива на МКС?

При стандартных условиях метан сгорает с кислородом в стехиометрическом соотношении 1:2 с выделением 891 кДж/моль энергии. Почему МКС не использует метан, который вместо этого выбрасывается как отходы? Почему нельзя было смешать его с кислородом и использовать эту смесь в качестве топлива для перезапуска и уменьшить количество топлива, которое необходимо доставить на МКС ракетами?

Каковы практические проблемы при использовании метана в качестве топлива?

Ответы (2)

В НАСА (и, я не сомневаюсь, под эгидой RKA и ESA) проводится несколько исследований, в которых предлагаются конструкции для связывания Сабатье и оборудования для сжижения, которые потенциально можно использовать на НОО и в других местах:

Доэрти и др., 2010 :

Финансирование AES будет использоваться в первую очередь для разработки экспериментального пакета, который будет включать в себя интерфейсы с питанием, данными, охлаждением и источниками GH 2 МКС, теплообменниками сжижения GH 2 и клапанами JT, криогенным холодильником (20 Вт при 20 K и 40 Вт при 90K), полезную нагрузку управления криогенной жидкостью (смесительный насос, разбрызгиватель, устройство сбора жидкости), небольшой (<200 литров) резервуар с жидким водородом и системы пассивного терморегулирования. Демонстрационный проект будет представлять собой сотрудничество между несколькими центрами НАСА, включая Космический центр Кеннеди (KSC), Космический центр Джонсона (JSC), Исследовательский центр Гленна (GRC) и Центр космических полетов имени Годдарда (GSFC). Как предполагалось, KSC будет отвечать за проектирование и изготовление экспериментального поддона, системы пассивного терморегулирования, жидкостных компонентов, а также за интеграцию поддона и проектирование систем; АО будет отвечать за интеграцию поддона в МКС, систему управления и орбитальные испытания; GRC будет отвечать за проектирование, изготовление и интеграцию компонентов CFM в резервуар для хранения и моделирование системы; а GSFC будет отвечать за разработку криогенного холодильника мощностью 20 Вт при температуре 20 К.

МКС эксперимент

Почему этого не было сделано раньше?

Самый простой ответ заключается в том, что для преобразования метана в пригодное для использования состояние требуется куча оборудования для сжижения (или компрессоров), и это оборудование не было встроено в исходные российские модули (которые выполняют тягу).

Еще одно соображение заключается в том, что хранимое гиперголическое топливо в то время гораздо больше изучено .

Метан-кислородные двигатели очень популярны в настоящее время, благодаря исследованию Марса и «чистой» ракетной технике, но так было не всегда.

Связанный с этим вопрос: почему Международная космическая станция производит так много метана?

Метан сам по себе бесполезен в качестве топлива в космосе. Потребуется дополнительный кислород. Таким образом, станции потребуется не только оборудование для сбора и хранения метана, но и дополнительные запасы жидкого кислорода, чтобы метан можно было использовать в качестве топлива.

Кроме того... гиперголы (которые, как я полагаю, использует МКС) не требуют системы зажигания для инициирования горения (просто откройте или закройте клапан), что делает двигатели более простыми и надежными, чем любая топливно-кислородная система.

Кислород, необходимый для полного сгорания метана, имеет в четыре раза большую массу метана. Итак, ракета метан/кислород – это в основном кислородная ракета.