¿Cuánto del xenón del mundo se ha utilizado en vuelos espaciales en total? ¿Es mucho? ¿Costó mucho?

Esta respuesta a ¿Por qué los satélites Starlink usarán criptón en lugar de xenón para la propulsión eléctrica? dice:

Espero que hicieran los cálculos y descubrieran que el costo total era menor, incluso con una reducción de la eficiencia de empuje/vatios, una vida útil reducida del propulsor y un aumento en el tanque y la masa de la cadena solar. El costo del xenón es enorme y el suministro es muy limitado. Cuando la NASA construye una nave, tiene que estirar su compra de combustible durante varios años. SpaceX probablemente no pueda darse el lujo de esperar tanto o gastar tanto. Pueden usar xenón para un satélite de segunda generación de mayor duración y despliegue más lento.

Preguntas):

  1. ¿Cuánto del suministro mundial de xenón se ha utilizado en vuelos espaciales en total? ¿Cuál es el kilogramo total enviado por encima de la línea karman?
  2. ¿Es mucho? ¿Los vuelos espaciales hacen mella en la cantidad de xenón disponible en el mundo?
  3. ¿Costó mucho? ¿La NASA sacó una hipoteca para pagar su xenón, "estirando sus compras de combustible durante varios años"?

Fuentes relacionadas y disponibles tanto en publicaciones como en comentarios ; buena información y enlaces sobre la economía del xenón en los vuelos espaciales:

Aunque todavía era nuevo en asuntos químicos/físicos, y a pesar de que mi padre me endosó todo tipo de materiales promocionales de CANDU de su empleador, todavía no podía entender por qué todo el mundo no se había evaporado hace megamilenios. Esta pregunta puede caer en el planteador clásico xkcd "qué pasaría si" de lo que sucede cuando divides infinito por infinito. Se ha quedado en silencio últimamente. Ergo, +1.
@CamilleGoudeseune (con empatía) Siempre me sorprende el secuestro geológico de dióxido de carbono , esencialmente bombeándolo bajo tierra y pensando "Está bien, eso resuelve eso, ¡se ha ido para siempre!" es una cosa Afortunadamente, el metano geológico se queda allí abajo con el helio, de lo contrario, tendríamos un planeta caliente y no tendríamos globos.
@Camille Hay un poco de He en el manto, alrededor del 7% de su primordial. Consulte physics.stackexchange.com/a/548063/123208 y el hilo de comentarios adjunto.
Gracias por decir "kilogramo" y no "libras". Métricos del mundo, uníos :D
@user39728_i_said_user_39728_i_ ¡gracias! ¡ Ahora me pregunto si debería haber dicho tonelaje !
No, porque el kilogramo es mucho más obviamente métrico ;-)
Marte estaría terraformado con una civilización próspera ahora si hubiéramos cambiado a métrica hace dos siglos, sugieren mis cálculos métricos.
Eso o ya nos habríamos autodestruido y extinguido, nuestra tasa de progreso tecnológico habría sido muy rápida. Nuestras culturas adolescentes no podrían haber hecho frente al progreso acelerado. Todavía deberíamos cambiar a la métrica y simplemente aceptar el riesgo.
Hay una palabra simple en inglés en lugar de kilogramo: masa
Aquí hay un gran artículo sobre los gases nobles en el manto: Identificación de criptón condrítico y xenón en los gases de Yellowstone y el momento de la acumulación de volátiles terrestres . Se produce una gran cantidad de helio en el manto y la corteza a través de la descomposición alfa. Algunos isótopos de xenón se producen por fisión espontánea, pero ese proceso es raro (p. ej., el U-238 tiene ~10⁸ veces más probabilidades de desintegración alfa que de fisión). Xe-129 se produjo en el sistema solar joven a través de la descomposición de I-129 (vida media 15,7 millones de años).

Respuestas (1)

Según el artículo de Wikipedia sobre el xenón , el gas se encuentra en 87 ppb (partes por billón) por volumen en la atmósfera terrestre. La atmósfera de la Tierra pesa 5,15 × 10 18 kg. Dividiendo esto por la densidad del aire (al nivel del mar) nos da 4.207×10 18 m 3 de aire si todo estuviera concentrado al nivel del mar. Multiplicando esto por la concentración de xenón nos deja 3,65 × 10 11 m 3 de gas xenón. La densidad del xenón es 5,89 kg/m 3 , por lo que terminamos con 2,15 × 10 12 kg de gas xenón en el aire.

Esto definitivamente es suficiente para lo que quieras, entonces, ¿cuál es el problema?

Bueno, todavía es muy raro. La única razón por la que hay tanto xenón es porque hay mucho aire en general. Si recolecta 1000000 L de aire, solo obtiene 87 mL de gas xenón. Esto significa que es muy lento fabricar xenón. Esto probablemente explica su increíble precio de 1800 USD por kilogramo. Se produce como subproducto de la purificación de N 2 , O 2 , Ar y CO 2 . El criptón es mucho más común (~1 ppm, más de 10 veces el del xenón) y se produce con estrategias similares, por lo que es mucho más barato que el xenón, a 290 USD por kilogramo. SpaceX está lanzando Starlink muy rápido, por lo que no pueden esperar a que aparezca un suministro de xenón adecuado. El xenón se usa comúnmente solo porque tiene un mayor rendimiento.

Tuve problemas para encontrar los números exactos de la cantidad de xenón que se lanzó, pero probablemente esté en el rango de 1000-10000 kg. ¡Solo la nave espacial Dawn usó 425 kg de xenón, lo que costó alrededor de 765 mil dólares! También los satélites de comunicaciones de propulsión totalmente eléctrica en GEO se están volviendo populares.

¿Cuánto del xenón del mundo se ha utilizado en vuelos espaciales en total? ¿Es mucho? ¿Costó mucho?
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