Почему космические зонды MarCO использовали огнетушитель в качестве топлива?

Во многих новостных статьях упоминается, что космический корабль MarCO, запущенный с помощью InSight, использовал огнетушитель в качестве топлива для своих двигателей с холодным газом. Сначала я предположил, что речь идет о галоне, но оказалось, что на самом деле они использовали FE-36 , химическое вещество, предназначенное для замены галона в огнетушителях. (Я узнал об этом здесь ).

Согласно MSDS PDF FE-36 , его плотность жидкости составляет 1,37 г/см 3 , что меньше, чем у галона 1301, равного 1,54 г/см 3 (хотя и выше, чем у азота 0,808). У него очень высокая молярная масса 152,04 г/моль (по сравнению с 14,01 г/моль азота), но я ожидаю, что это будет плохо для применения в двигателях из-за более низкой скорости истечения.

Итак, почему стоит выбрать FE-36? Почему не галон, или просто азот или CO2?

Жидкий азот имеет температуру 77 K или -196 °C, но FE-36, галон или CO2 могут быть жидкими при комнатной температуре и под достаточным давлением. Для космических зондов необходимо запасаемое топливо, жидкий азот будет испаряться слишком быстро.
Спасибо, это хороший момент @Uwe. ( связанные ). Однако я не знаю предполагаемого диапазона рабочих температур MarCO; он должен быть при комнатной температуре во время работы? Или только во время обработки и запуска?
Он также считается «зеленым топливом», поскольку его ингаляционная токсичность очень низка, что значительно упрощает обращение с ним на земле по сравнению с традиционным холодным газовым топливом. Он также широко доступен. Еще одна приятная особенность заключается в том, что он не взрывоопасен, поэтому он безопаснее, т.е. меньше риска для основной полезной нагрузки.
Я добавил награду здесь. Обратите внимание, что будет некоторая синергия с тем, какие известные виды топлива для двигателей с холодным газом и почему? , и всегда можно опубликовать ответ на свой вопрос.

Ответы (1)

Краткое объяснение

Компания, которая построила двигатель, похоже, остановилась на FE-36 в качестве топлива по умолчанию для многих своих двигательных установок, отчасти из-за ограничений, связанных с его запуском с МКС.

Длинное объяснение

движитель

MarCO использует силовую установку , созданную VACCO . Большая часть их общедоступной информации об этом конкретном блоке находится здесь и здесь , но это не содержит много информации. Однако на странице обзора их двигательной установки cubesat указано:

Силовые установки на холодном газе пользуются спросом из-за их низкой стоимости топлива, простоты установки и простоты использования. Этот подход с низким уровнем риска был выбран для первого межпланетного двигательного модуля CubeSat.

На той же странице находится эта таблица [добавлено красное поле]

стол

Это показывает, что R236FA ( другое название FE-36 ) используется во многих их силовых установках.

Из документа CubeSat High Impulse Propulsion System (CHIPS) Design and Performance :

Базовым пропеллентом CHIPS является R236fa: самонагнетающийся, нетоксичный и инертный хладагент, широко используемый в коммерческих целях. R134a является хорошим альтернативным топливом, потому что он имеет несколько более высокие общие характеристики, но имеет более высокое давление в баке и не может очищаться фильтрами на Международной космической станции (МКС); по этим последним причинам, связанным с безопасностью и развертыванием, R236fa был выбран в качестве базового топлива.

[...]

Основным риском для безопасности при использовании CHIPS является давление, но это в основном снижается за счет использования пропеллента R236fa, а не R134a. R236fa требует большего предварительного нагрева из-за более низкого давления паров, а его характеристики Isp хуже, чем у R134a. Однако с R236fa общий общий импульс будет аналогичным (рис. 8) и, что более важно, давление в топливном баке будет ниже 100 фунтов на кв. дюйм при максимальном ожидаемом рабочем давлении (MEOP) CHIPS при наихудших температурных условиях 65°C. так что это не опасная система давления [AFSPCMAN 91-710, Vol. 3 гл. 12]. Это чрезвычайно мало по сравнению с давлением, обычно встречающимся в космической отрасли, и не представляет серьезной проблемы с безопасностью. Таким образом, R236fa теперь считается базовым топливом (R134a был исходным базовым топливом).

Эта конкретная силовая установка также создана в сотрудничестве с VACCO, но это реактивный двигатель. После использования этого топлива для своих резистореактивных двигателей они, вероятно, для простоты распространили его на всю свою линейку и стали «базовым предпочтительным топливом» для VACCO. Вот почему он также используется VACCO для MarCO, хотя ISS не является для него ограничивающим фактором. Скорее всего, он использует множество внутренних технологий других силовых установок, построенных ими.

Но он основан на технологии, созданной компанией в прошлом, которой приходилось сталкиваться с этими ограничениями.
Именно это и должно означать текущее последнее предложение. Но я добавляю больше пояснений.
Почему космические зонды MarCO использовали огнетушитель в качестве топлива?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v