Перевод ЭРД с ксенона и криптона на аргон. Возможен ли?

[Андрей Суворов]

Кто бы что бы ни говорил, но у ЭРД большое будущее, а запасы ксенона и даже криптона на Земле очень невелики. Единственный инертный газ, который не будет ограничивать космонавтику, это аргон. Содержание его в воздухе - почти процент. Вот только беда - он легче криптона вдвое, а ксенона - втрое. И затраты энергии на ионизацию тоже возрастут.

Вопрос - насколько технически возможно перевести ЭРД (ДАС, СПД, электростатические) с ксенона не на криптон, а сразу на аргон? Отвлечёмся пока от хранения. Какая получится тяга, УИ и к.п.д. при использовании аргона?

[Gradient]

Кто бы что бы ни говорил, но у ЭРД большое будущее, а запасы ксенона и даже криптона на Земле очень невелики.

Зато они везде.  В каждой тысяче кубометров воздуха восемьдесят шесть кубических сантиметров ксенона.  Кстати, тот же криптон стоит примерно столько же сколько аргон.

[Андрей Суворов]

Кто бы что бы ни говорил, но у ЭРД большое будущее, а запасы ксенона и даже криптона на Земле очень невелики.

Зато они везде.  В каждой тысяче кубометров воздуха восемьдесят шесть кубических сантиметров ксенона.  Кстати, тот же криптон стоит примерно столько же сколько аргон.

Это пока спрос на него невелик. А вот ежели он возрастёт в тысячу раз, посмотрим, какая будет цена!
Ведь аргона-то в воздухе - почти процент! В каждом кубометре - ДЕВЯТЬ ЛИТРОВ!

Сказать честно, я не знаю, как на аргон и криптон может быть одинаковая цена.

[Gradient]

Да вот хотя бы прайс:
http://www.niikm.ru/gaz/gaz_pr.htm

[X]

Кто бы что бы ни говорил, но у ЭРД большое будущее, а запасы ксенона и даже криптона на Земле очень невелики.

В атмосфере да, но не в Земле. Ксенон является продуктом ращепления U-235 и основной его объем сосредоточен внутри горных пород. Для его извлечения необходим нагрев до температуры плавления минерала. Поскольку Земля никогда не была расплавленым телом, то почти весь криптон остался в минералах. Большая молекулярная масса сильно уменьшает диффузию в атмосферу. Наибольшая концентрация ксенона обнаружена в фосфатах алюминия и газ может быть получен попутно при производстве алюминия и на атомных станциях но до сих пор этого не делается за ненадобностью. Еще хуже обстоит дело с гелием в природном газе, тот вообще улетает из атмосферы в космос безвозвратно.

Единственный инертный газ, который не будет ограничивать космонавтику, это аргон.
 Содержание его в воздухе - почти процент. Вот только беда - он легче криптона вдвое, а ксенона - втрое. И затраты энергии на ионизацию тоже возрастут.

Вопрос - насколько технически возможно перевести ЭРД (ДАС, СПД, электростатические) с ксенона не на криптон, а сразу на аргон? Отвлечёмся пока от хранения. Какая получится тяга, УИ и к.п.д. при использовании аргона?

Для ионизации инертный газ  вовсе не обязателен, ионизовать можно все.  И энергия ионизации у аргона не сильно отличается. Вбор рабочего тела зависит во многом от того куда надо лететь и чем дальше тем легче должно быть рабочее тело для получения  оптимального УИ. Практически для полетов к и за орбиту Юпитера нужен водород  с УИ 100000.

[Главный Вершитель]

[Дем]

А кстати  - можно ли в ЭРД использовать иные вещества?
Вот например сосед ксенона - йод?
Или тяжёлые металлы? Тот же уран?

[Feol]

Слышал, что ртуть вполне можно.

[Александр Ч.]

Слышал, что ртуть вполне можно.

А может все же лучше цезий?

[KBOB]

О замене ксенона на аргон для ЭРД:
http://www.ihst.ru/personal/akm/4t29.htm
Аргон - самый дешёвый и доступный, но у меня нет сравнительной информации с ксеноном, но импульс тяги вроде как почти такой же, как у ксенона.
Криптон в 5 раз дешевле ксенона, но тяга меньше на 5-15%, и здесь сделали смесь криптона с ксеноном с объёмным содержанием азота и кислорода и получили дешевизну - в15 раз дешевле чистого ксенона и в 2-3 раза дешевле чистого криптона , а тяга тоже хорошая, подробности см. здесь:
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4185.html
А СПД-140 от "Факела" разве не решает проблему?

У криптона выше потенциал ионизации, соответственно большая часть молекул выходит неионизаванной, хотя америкацы пытаются перейти на криптон.

Ртуть была популярна в 60-х годах, но ее способность смачивать металические детали космических аппаратов вызывала большие затруднения.

Слышал что сейчас популярны легко возгоняющиеся (в вакууме) не агрессивные вещества например висмут.

[Александр Ч.]

Слышал, что ртуть вполне можно.

А может все же лучше цезий?

Просто у цезия п.и. около 4эВ, а у ртути около 11эВ, у водорода- 14эВ, самый большой, по моему, у гелия - 25эВ.

[X]

Цезий и ртуть  и  им подобные не позволяют двигателю долго работать. Полной ионизации вещества не происходит и нейтральные пары металла конденсируются на изоляторах ионно-оптической системы и корпусе КА.

[Андрей Суворов]

Да вот хотя бы прайс:
http://www.niikm.ru/gaz/gaz_pr.htm

Из этого прайса следует, что аргон в 372 раза дешевле криптона и в 3720 раз дешевле ксенона
Ибо аргон там продают баллонами (40 литров при 150 атм - это 6000 литров при н.у.), а криптон и ксенон - по одному литру.
Что соответствует здравому смыслу. Гелий дороже аргона раза в четыре. Неон - в двадцать четыре.
Что тоже соответствует здравому смыслу.

[Александр Ч.]

Да вот хотя бы прайс:
http://www.niikm.ru/gaz/gaz_pr.htm

Из этого прайса следует, что аргон в 372 раза дешевле криптона и в 3720 раз дешевле ксенона
Ибо аргон там продают баллонами (40 литров при 150 атм - это 6000 литров при н.у.), а криптон и ксенон - по одному литру.
Что соответствует здравому смыслу. Гелий дороже аргона раза в четыре. Неон - в двадцать четыре.
Что тоже соответствует здравому смыслу.

Кстати, а может азотом воспользуемся?

[Stargazer]

Кто бы что бы ни говорил, но у ЭРД большое будущее, а запасы ксенона и даже криптона на Земле очень невелики. Единственный инертный газ, который не будет ограничивать космонавтику, это аргон. Содержание его в воздухе - почти процент. Вот только беда - он легче криптона вдвое, а ксенона - втрое. И затраты энергии на ионизацию тоже возрастут.

Вопрос - насколько технически возможно перевести ЭРД (ДАС, СПД, электростатические) с ксенона не на криптон, а сразу на аргон? Отвлечёмся пока от хранения. Какая получится тяга, УИ и к.п.д. при использовании аргона?

Насколько мне известно, про аргон речи не было, а вот насчет криптона серьезные работы ведутся не первый год, в основном в МАИ и в Мичигане. В том числе проверяли ксенон-криптоновые смеси.  В США в последнее время занялись холловским двигателем на висмуте, статьи я еще подробно не смотрел, если интересно могу глянуть и откомментировать. Что касается других материалов для ионников и холловских двигателей, первый испытанный на орбите ионник был ртутным, а запущенный с ним цезиевый тогда не запустился (SERT-1, 1964). Вообще мой шеф, участвовавший в первых работах по СПД, говорил, что самое красивое - это СПД на магнии

[Главный Вершитель]

[Stargazer]

А литры рассмотренных выше сжиженных газов равны ли по массам между собой? И что нам важнее рассматривать для ЭРД - их массы или объёмы? По-моему процесс разгона ЭРД завязан на массу "отстреливаемых" частиц.

При равных потенциалах ионизации важен атомный вес (чем больше, тем лучше).

[Alexey K.]

Было бы замечательно, если бы можно было использовать цезий


ЗЫ: На всякий случай - ветку читал

[Андрей Суворов]

Было бы замечательно, если бы можно было использовать цезий


ЗЫ: На всякий случай - ветку читал

Почему цезий-то? Он тоже дорог, дефицитен и рассеян. Да, вдобавок ещё конденсируется на КА и замыкает элементы ионной оптики из-за своих металлических свойств.

Кстати, чем висмут в этом смысле лучше, он же тоже проводит электричество? И точно так же должен конденсироваться на частях КА...

[Андрей Суворов]

А литры рассмотренных выше сжиженных газов равны ли по массам между собой? И что нам важнее рассматривать для ЭРД - их массы или объёмы? По-моему процесс разгона ЭРД завязан на массу "отстреливаемых" частиц.

А не сжижённых. Ксенон обычно хранят в околокритическом состоянии, а криптон - просто в сжатом.

Литры, конечно, по массе не равны, а сравнивать, действительно, нужно килограммы. Да ещё, если говорить об ЭРД, с учётом подсистемы хранения, где ксенон, конечно, вне конкуренции по сравнению с другими газами. У него плотность средняя вместе с баками, выходит не хуже, чем у пресловутого цезия.