Какие рабочие характеристики будут ниже для Krypton, чем для Xenon в двигателях на эффекте Холла?

В двигателях на эффекте Холла не используются сильные магнитные поля и радиочастотная мощность для нагрева электронов до высокой энергии для ионизации газа. Вместо этого они полагаются на постоянный ток электронов, ускоренных до нескольких сотен вольт, протекающих через объем газа для ионизации. Поскольку криптон имеет более высокий потенциал ионизации, чем ксенон ( примерно 14,0 против 12,1 эВ ), либо эффективность ионизации будет ниже, либо потребуется более высокая мощность катода.

Кроме того, электронам с более высокой энергией потребуется более сильное магнитное поле, чтобы удержать их, что увеличивает ток катушки и массу магнитной цепи. Электроны с более высокой энергией также будут быстрее разрушать двигатель, сокращая срок службы.

Более высокая скорость Криптона (при заданном потенциале ускорения) означает более высокий Isp, но более низкую общую тягу и/или энергоэффективность. С электрическим двигателем вы торгуете соотношением тяги к мощности и Isp. Все это настраивается в зависимости от импульса миссии и временных рамок. Холловские двигатели имеют более низкий Isp, но большую тягу, в то время как ионные двигатели имеют гораздо более высокий Isp, но намного меньшую тягу. Таким образом, для длительных миссий с высоким импульсом (таких как Dawn) используйте ионные системы, в то время как орбитальные объекты имеют тенденцию лучше сочетаться с системами Холла.

Другое изменение связано с крутящим моментом, создаваемым двигателем Холла. По мере того, как ионы ускоряются в плазме, радиальное магнитное поле, которое захватывает электроны плазмы, дает небольшой толчок улетающим ионам. В результате возникает крутящий момент вдоль оси тяги. Он невелик, потому что отношение заряда к массе ионов ксенона очень низкое, но достаточно велик, чтобы его можно было компенсировать. Криптон имеет более высокое отношение заряда к массе, поэтому угловое отклонение будет больше. Это увеличит крутящий момент по отношению к тяге и потребует большей компенсации. В зависимости от того, сколько двигателей они используют, это может усложнить орбитальное обслуживание.

Источник и источник

Для той же эффективности тяги требуется более высокая мощность

Подтверждая ответ @ RocketDocRyan, для той же эффективности тяги для криптона требуется более высокая мощность, чем для ксенона.

Более высокая скорость эрозии

Скорость эрозии может быть вторичной характеристикой, которая хуже (быстрее) для криптона, чем для ксенона.

Согласно Starlink из Википедии (созвездие спутников); Спутниковое оборудование :

Спутники Starlink используют двигатели на эффекте Холла с газом криптоном в качестве реактивной массы [44] [64] для подъема орбиты и управления ориентацией. ⁶⁵ Двигатели Krypton Hall, как правило, демонстрируют значительно более высокую эрозию канала потока по сравнению с аналогичной электрической двигательной установкой, работающей на ксеноне , но при более низкой стоимости топлива. ⁶⁶

⁶⁵ статей ESA: KHT - Двигатели Krypton Hall - Идентификация, оценка и испытания альтернативных топлив для электрических двигательных установок

⁶⁶ Тесларати: юристы спутников Starlink от SpaceX опровергают последнюю «ошибочную» критику OneWeb

Отсюда:

Традиционно ксенон всегда был предпочтительным топливом для приложений EP из-за оптимального компромисса между производительностью и простотой обращения. Хотя у ксенона есть несколько технических преимуществ, его высокая цена подвержена значительным колебаниям, что создает серьезные проблемы с бюджетом. Чтобы снизить стоимость топлива, необходимо найти более экономичную альтернативу ксенону, сохраняя при этом уровни производительности двигателя, не игнорируя важные соображения на уровне системы.

План проекта KHT сосредоточен на экспериментальной кампании по тестированию с использованием чистого криптона и различных смесей Kr-Xe двигателя на эффекте Холла Sitael-HT5k мощностью 5 кВт, предназначенного для работы с ксеноном. Основными целями испытательной кампании являются: (i) характеристика характеристик двигателя и сравнение с ксеноном в качестве эталона; (ii) оценка развития эрозии стенок канала; (iii) валидация уменьшенной производительности порядка и модели эрозии; (iv) экстраполяция влияния альтернативных видов топлива на срок службы и характеристики EOL; (v) оценка последствий на системном уровне, связанных с использованием альтернативных видов топлива.

Двигательная установка ХТ-5к показала стабильную работу на выбранных альтернативных топливах в широком диапазоне разрядных напряжений (250-600В) и мощностей (2-7 кВт). Двигатель был способен достичь высокой эффективности тяги и на чистом криптоне. В целом при переходе от чистого ксенона к чистому криптону максимум КПД по тяге сместился в сторону более высоких уровней мощности (4000-4500 Вт для чистого Xe; ~6500 Вт для чистого Kr). Двигатель продемонстрировал стабильную тенденцию разрядного тока без проблем с пламенем или перегревом. Измерения шлейфа показали, что расходимость луча зависит от количества криптона в смеси: чем выше процент криптона, тем больше расходимость луча.Как и ожидалось, чистый Kr и смеси Kr показали значительное увеличение начальной скорости эрозии керамического канала.