Entonces, ULA y Blue Origin han anunciado que están diseñando un motor de cohete LOX/LNG ( enlace ). Por lo que entiendo, el GNL es solo una forma menos pura de metano (CH4). ¿Es esto correcto? ¿Por qué anuncian un motor de GNL y no de metano?
En teoría, el gas natural licuado (GNL) es menos puro y puede contener cantidades más pequeñas de hidrocarburos saturados superiores (alcanos) como etano, propano, butano y también nitrógeno, óxidos de carbono, etc.
En la práctica, incluso los propulsores de metano líquido pueden mezclarse intencionalmente con otros compuestos para la estabilidad de la combustión, el rendimiento o para controlar la temperatura de escape, y los gases de vacío (nitrógeno o helio) que brindan presión al propulsor y evitan el chapoteo pueden mezclarse con él en cantidades más pequeñas por diseño .
Desde el punto de vista del rendimiento (impulso específico), no debería haber mucha ventaja a favor del metano líquido. El GNL, con su mayor cantidad de hidrocarburos, introduce un poco más de carbono en la combustión, por lo que la temperatura de escape también podría aumentar ligeramente con más productos de combustión de dióxido de carbono, lo que exige que se acelere un poco el motor. Pero dado que los cohetes generalmente vuelan con una mezcla rica en combustible , y la quema de GNL rica en combustible produce más hidrógeno libre (así es como se produce la mayor parte), técnicamente también obtendría una velocidad de los productos de escape ligeramente más alta como la quema secundaria, como el los productos de escape se mezclan con el oxígeno atmosférico. Esto debería equilibrar las cosas, siempre que diseñe para inestabilidades de combustión algo más pronunciadas de GNL.
Entonces, no hay mucha diferencia allí, y quizás la más notable es que LNG usa natural en su nombre, lo que podría ir un poco más allá solo con los humos en el ámbito cada vez más importante de las relaciones públicas.
Editar para agregar : Esto está relacionado, así que quería agregarlo a este hilo:
Durante la conferencia de prensa que anunció la asociación de United Launch Alliance (ULA) y Blue Origin en el desarrollo de BE-4 (Blue Engine 4), un sucesor fabricado en EE . empresario y fundador de Blue Origin) y Tory Bruno (presidente de ULA) discuten algunos detalles sobre el nuevo motor anunciado. Algunas conclusiones son:
Todavía no está claro en qué vehículos se planea usar, a la espera de una mayor validación del motor. Sin embargo, probablemente no sea demasiado audaz afirmar que la primera familia de vehículos de lanzamiento en los que se utilizará será la misma que actualmente depende del suministro y la disponibilidad de los motores RD-180 y los vehículos que ULA utiliza para brindar acceso seguro a espacio a la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) y su programa Evolved Expendable Launch Vehicle (EELV), por lo que Atlas V.
Teniendo en cuenta el empuje del RD-180 de 860 568 lbf (3,83 MN) con su diseño de boquilla doble, probablemente también sea justo suponer que las etapas de refuerzo motorizadas BE-4 utilizarán inicialmente dos de estos motores para un empuje total de aproximadamente 1 100 000 lbf (nivel del mar). ) en nuevos caballos de batalla EELV que entregan cargas útiles más pesadas a órbitas más altas y un solo motor para aplicaciones de carga útil más livianas, posiblemente como un sucesor de Delta II (más del doble del empuje de Rocketdyne RS-27A podría simplificar su dependencia de los propulsores de cohetes sólidos).
Los motores BE-4 no se utilizarán en la nave espacial suborbital New Shepard de Blue Origin, recientemente anunciada . Utilizará motores BE-3 alimentados con hidrógeno líquido/oxígeno líquido (LH2/LOX) .
El gas natural licuado es principalmente CH4 (metano). Sin embargo, dado que se deriva de fuentes naturales, no se sintetiza, tiene otros componentes en pequeñas cantidades.
Lo suficientemente bajo como para que una planta de energía, una estufa, una secadora o incluso el motor de un automóvil probablemente no se preocupen.
Pero un motor de cohete es mucho más sensible, usar TONELADAS de combustible por segundo y cualquier cosa menos que la pureza puede ser un problema real.
RP1 es básicamente queroseno. Pero RP1 es realmente solo una forma refinada de queroseno, que minimiza otros componentes no deseados.
Técnicamente, el CH4 o metano es diferente al GNL, pero en el lenguaje común, el GNL se está volviendo más barato y más disponible debido al fracking y la perforación horizontal, la gente es más consciente del GNL.
Por lo tanto, es probable que sea una decisión de marketing. La gente de LOX/LNG lo entenderá como combustible barato, mientras que el metano de CH4 parece caro y exótico. Pero al diseñar para GNL, ahorran costos de combustible, lo que en un mundo reutilizable podría convertirse en un factor importante. Curiosamente, SpaceX, con su motor Raptor, sigue utilizando metano en lugar de GNL.
Es puramente económico. El precio es clave para el negocio de los lanzamientos espaciales, y uno de los componentes más importantes del precio de lanzamiento es el combustible. El precio del queroseno es de unos 20 USD por millón de btu, y el GNL se puede comprar en EE. UU. por unos 6 USD por millón de mBtu.
Antes de que el fracking se convirtiera en la corriente principal, se pensaba que el futuro estaba en licuar el gas natural de los campos donde las tuberías no eran posibles y transportarlo criogénicamente. Había un gran mercado en EE. UU. y Japón, y China buscaba ser más grande que ambos en el futuro. La economía parecía estar allí, por lo que se comenzaron a construir plantas de licuefacción enormemente costosas en todo el mundo. Entonces entró en escena el fracking y el precio del gas en EE. UU. se fue por los suelos y el GNL perdió su mayor mercado. Esto ha provocado que los precios del GNL bajen. Una parte sustancial de las terminales receptoras de GNL en los EE. UU. se encuentran en la costa del golfo, conveniente para los sitios de lanzamiento propuestos por ambas compañías. Entonces, lo que tiene es un montón de GNL para comprar a precios competitivos con una infraestructura de entrega que ya está instalada.
Algo que el queroseno tiene a su favor es la densidad de energía, el queroseno tiene alrededor de un 50% más de energía por unidad de volumen que el GNL, por lo que necesita tanques de combustible más grandes con las correspondientes penalizaciones de peso. Esto significa que necesita más combustible para levantar más peso. Sin embargo, a más de 3 veces el costo, el GNL debe valer la pena o estas empresas no lo estarían haciendo.
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