Calcular las emisiones de CO2 del Falcon 9

Falcon 9 utiliza motores basados ​​en queroseno Merlin 1. ¿Hay 4 motores Merlin 1? Esto parece simple de calcular: número de motores Merlin x capacidad de combustible Merlin 1 (galones) x producción de queroseno a CO2.

https://en.wikipedia.org/wiki/Falcon_9

eia.gov dice: 19.64 libras de dióxido de carbono (CO2) se producen al quemar un galón de gasolina que no contiene etanol. Se producen alrededor de 22.38 libras de CO2 al quemar un galón de combustible diesel.

Primera etapa: nueve motores (Merlin 1D) queman alrededor de 540 galones de combustible por segundo
Tiempo de grabación v1.1: Etapa 1: 180 segundos Etapa 2: 375 segundos
Segunda etapa: 1 motor Merlin 1D modificado para operación en vacío
¿Está interesado en el potencial de calentamiento global o en las emisiones directas de CO2? Los lanzamientos de cohetes influyen en el calentamiento global en más formas que la simple acumulación de CO2 (perturbación de la capa de ozono, partículas finas, etc.)
Un galón de queroseno pesa 6,75 LBS y un galón de LOX a temperatura de ebullición/nivel del mar pesa 9,524 LBS. Por lo tanto, la cifra de 22,38 lb/galón de LOX-RP1 es difícil de entender y probablemente incorrecta.
@Dan Apted No creo que la aproximación sea tan mala: la mayor parte del queroseno, al ser un hidrocarburo, es carbono. A su vez, el carbono es muy, muy aproximadamente, un tercio de la masa de una molécula de CO2. Preferiría objetar la cita de cuatro cifras significativas que el resultado básico del orden de magnitud.
Como referencia, acabo de ver una charla de Ted y ella estimó que 1 bosque artificial, también conocido como una planta de captura de carbono del aire directa, podría eliminar 500,000 toneladas de CO2 / año por ~ 2MW a un precio de $ 0.5 - 3 millones. Aunque son lanzamientos de 2500 F9, por lo que no es un mal intercambio.

Respuestas (2)

La masa del combustible RP-1 de la primera etapa del Falcon 9 es de 119.100 kg . Eso es alrededor de 100.000 kg de carbono, lo que corresponde a 360.000 kg de dióxido de carbono. Sin embargo, según este pdf , solo un poco menos de la mitad del carbono se quema por completo en los propulsores de cohetes a base de hidrocarburos, y el resto se convierte en monóxido de carbono o carbono monoatómico. La cifra se acerca entonces a los 170.000 kg. El combustible RP-1 de la segunda etapa es de 27.850 kg, a los que se suman otros 40.000 kg de dióxido de carbono.

El total es entonces de unos 210.000 kg de dióxido de carbono.

El CO eventualmente se oxidará aún más a dióxido de carbono, por lo que la cantidad final de CO 2 añadida a la atmósfera es de aproximadamente 440 000 kg.

¿Dónde encontraste la masa de combustible RP-1 para la primera y segunda etapa?
@Hohmannfan Referencia interesante, aunque parece difícil. ¿Su estimación se refiere a la pronta producción de CO2 o al estado final final? Había entendido que el C0, dejado en la atmósfera, recogerá un átomo de oxígeno extra para convertirse en CO2 con el tiempo. Voy a ver si puedo encontrar una referencia.

Esto es lo que se me ocurrió:

Nivel 1:

9 motores Merlin1D 540 gps x 180 segundos = 97200 galones de LOX/RP-1

Etapa 2:

1 motor Merlin1D quema 60 gps 60 gps x 375 segundos = 22500 galones de LOX/RP-1

119 700 galones de LOX / RP-1 (queroseno) 119 700 galones x 22,38 libras/galón = 2 678 900 libras

Supongo que esto no tiene en cuenta el combustible quemado real como señala @Hohmannfan, pero SpaceX.com afirma que la configuración Merlin1D de la Etapa 1 "quemará alrededor de 540 galones de propulsor por segundo"
El combustible en realidad se quema, pero no por completo, sino que produce CO. En un cohete LH2/LOX, solo se quema aproximadamente la mitad del hidrógeno. Esto no se debe a un diseño ineficiente, en realidad ayuda a mejorar el rendimiento.
Arreglé el error directo con el volumen de propulsor de su segunda etapa sin un cero, lo que descarriló su cálculo. Tenga en cuenta que este cálculo considera que todos los 119 700 galones se convierten en 22,38 lb/galón, que es el número para quemar queroseno, sin incluir el oxígeno.
¿Podrías hacerlo en unidades métricas?
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