¿Por qué el Deep Space Industries Prospector 1 usa propulsor de agua en lugar de hidracina?

A diferencia de los cohetes químicos como la hidracina (un monopropulsor que no requiere un oxidante y combustible separados para quemarse), el agua es solo la masa de reacción, no la fuente de energía. El propulsor Comet-1 que utiliza la serie DSi Prospector es electrotérmico, por lo que requiere un suministro de energía eléctrica sustancial para energizar el agua (presumiblemente convirtiéndola en vapor). Según su hoja de datos ,

Los propulsores Comet-1 son el equilibrio ideal entre costo y desempeño, ocupando un lugar en el mercado entre los resistojets y gas frío de bajo costo y bajo desempeño, y los monopropulsores y sistemas eléctricos de alto costo y alto desempeño.

En otras palabras, la compensación es que, a cambio de un menor costo (y la utilización de recursos in situ, isru ),$I_{SP}$y probablemente el poder específico son más bajos que la hidracina, y$I_{SP}$es mucho menor que los motores iónicos. Dado que los Prospectors están destinados a reabastecerse de combustible a medida que avanzan y, por lo tanto, no necesitan llevar en ningún lugar cerca de todo su combustible en el lanzamiento, bajo$I_{SP}$(150–175 s) no es un problema tan grande, pero sigue siendo un factor limitante.

Suponga que la misión es recolectar dos asteroides lo suficientemente cerca como para que solo 250 m/s$\Delta V$es necesario alcanzarlos desde una órbita de estacionamiento adecuada. En cada viaje, el minero recupera el 10% de su masa seca en carga útil y la deja en la misma órbita de estacionamiento. (Estos son números inventados, pero no deberían estar muy lejos, y las cosas se vuelven más dramáticas con mayor$\Delta V$o más carga útil.) Con un 450 s$I_{SP}$a partir de una$LH_2 / LO_2$cohete químico (lo mejor que vas a conseguir), que requiere una fracción de combustible de alrededor del 21%, lo cual no está nada mal. Pero con el Comet-1, puede lanzar solo con la masa de reacción suficiente para llegar a uno de ellos y un tanque lo suficientemente grande como para contener un viaje de ida y vuelta completo, luego repostar en cada asteroide cosechado. El resultado es un lanzamiento con solo alrededor de un 14 % de fracción de remasado, lo que (incluso con el tanque más grande) es probablemente una mejora de costos. Y eso permanece igual sin importar cuántas misiones realices, mientras que con diez asteroides,$H_2 / LO_2$requiere una fracción de combustible inicial de alrededor del 69%, que es 2½ veces la masa húmeda (masa inicial) de la misión de dos asteroides. (Duplicar los asteroides a veinte aumenta la masa húmeda en casi otro factor de 3, a 8 veces la masa de dos).

Por supuesto, el plan final en Planetary Resources es electrolizar el agua traída y almacenarla.$LH_2$y$LO_2$en depósitos de combustible orbitales para su uso posterior. Esto tiene todas las ventajas de repostar fácilmente entre viajes y mucho mejor$I_{SP}$de hidrolox sin los paneles solares más grandes de la nave, pero requiere motores más complicados, acoplamiento rutinario completamente automatizado y, lo que es más importante, almacenamiento a largo plazo de combustible criogénico en el espacio, que aún no se ha hecho y probablemente depende de superficies selectivas criogénicas para Sé práctico.

Usé esta calculadora de ecuaciones de cohetes para las cifras iniciales, luego calculé automáticamente$\Delta V$para misiones de diez y veinte asteroides con este script de PowerShell:

$dry = 1000
$pay = 100
$dv = 250
$v_e = 450*9.81
$asteroids = 10        # or 20
$mass = $dry
1..(2*$asteroids) | ForEach-Object {
    if ($_ % 2 -eq 0) {
        # Outgoing trip, no payload
        $mass -= $pay
    }
    else {
        # Incoming trip, payload
        $mass += $pay
    }
    $mass *= [Math]::Exp($dv / $v_e)
}
$mass