Комментарий ниже. Почему спутники Starlink будут использовать криптон вместо ксенона для электрического движения? ссылки на препринт 2011 г. «Сравнение характеристик ксенона и криптонового топлива на холловском двигателе SPT-100»; IEPC-2011-003 , в котором объясняется, что в этом исследовании с использованием двигателя SPT-100 Hall Thruster криптон имел более низкую долю использования, чем ксенон.
В разделе методологии сказано:
Исследования криптонового топлива документально подтвердили, что увеличение скорости потока улучшит коэффициент использования топлива.13 Более низкая доля использования топлива является одной из основных причин того, что характеристики криптона хуже, чем у ксенона. Многообещающая особенность криптона заключается в том, что он потенциально может иметь более высокий удельный импульс, чем ксенон, из-за его меньшей атомной массы. Поэтому представляло интерес исследование рабочих условий при потенциале разряда выше номинального (удельный импульс пропорционален квадратному корню разрядного напряжения), чтобы увидеть, можно ли реализовать выгодный удельный импульс, несмотря на более низкое использование топлива криптона.
В основном большая часть криптонового топлива оставалась объединенной, поэтому, хотя это способствовало потере массы ( ) он не имел электростатического ускорения и поэтому не вышел со скоростью истечения примерно ~ 30 км / с.
Вопросы:
Ответы на вопрос: Какие рабочие характеристики будут ниже для Krypton, чем для Xenon в двигателях на эффекте Холла? могут служить полезными отправными точками для ответа здесь.
Как указано в High-Specific Impulse Hall Thrusters, Часть 2: Анализ эффективности (раздел «Эксплуатация криптона»), более низкая эффективность использования топлива криптона связана с его более высокой энергией ионизации по сравнению с ксеноном (13,99 эВ вместо 12,12 эВ). который потребляет больше энергии от разряда для поддержания плазмы с той же плотностью. С другой стороны, как говорят авторы, тот факт, что вторая энергия ионизации криптона также выше (24,35 эВ вместо 20,97 эВ), уменьшает присутствие двухзарядных ионов, потенциально увеличивая срок службы холловского двигателя.
Помимо обеспечения более высокого удельного импульса, криптон может оказаться лучшим топливом, чем ксенон, при высоком удельном импульсе, потому что срок службы двигателя должен быть выше с криптоном. В то время как для ионизации криптона требуется больше энергии, чем для ксенона (что снижает эффективность использования массы), это свойство также снижает образование многозарядных ионов. Меньшая масса криптона по сравнению с ксеноном также снижает коэффициент распыления примерно на корень квадратный из отношения масс. Если эффективность холловского двигателя на криптоне может быть повышена до уровня ксенона, криптоновый двигатель может принести пользу нескольким межпланетным миссиям из-за его более высокого удельного импульса и более длительного срока службы. Недавние исследования нескольких двигателей Холла, работающих на криптоне, показали многообещающие результаты, в которых был измерен общий КПД более 50%.
Джон Кастер