El dossier de prensa para el lanzamiento y el despliegue del primer Falcon 9 Starlink de los primeros 60 satélites programados para el 15 de mayo de 2019 dice:
Con un diseño de panel plano que presenta múltiples antenas de alto rendimiento y un solo conjunto solar, cada satélite Starlink pesa aproximadamente 227 kg, lo que permite a SpaceX maximizar la producción en masa y aprovechar al máximo las capacidades de lanzamiento de Falcon 9. Para ajustar la posición en órbita, mantener la altitud prevista y salir de órbita, los satélites Starlink cuentan con propulsores Hall alimentados por criptón. (énfasis añadido)
La mayoría de los sistemas de propulsión eléctrica de los que he oído hablar usan xenón. Si bien el criptón más liviano tendría un Isp más alto a un voltaje de aceleración dado, supongo que el xenón tiene un potencial de ionización ligeramente más bajo y, por lo tanto, sería más fácil de ionizar.
La alimentación de CC para electroimanes para confinamiento y la fuente de alimentación de RF para la excitación de plasma pueden dominar el peso de un motor de propulsión de iones (según el diseño y el principio específicos), por lo que para estas naves espaciales esbeltas y de peso pluma habría pensado que iría con el menor potencial de ionización del xenón que presumiblemente puede ionizarse con menor energía de electrones.
Pregunta: ¿Por qué los satélites Starlink de SpaceX utilizarán criptón en lugar de xenón para la propulsión eléctrica?
Es la misma razón por la que SpaceX a menudo hace las cosas de manera diferente: Krypton es mucho más barato.
Los satélites están diseñados para controlar los costos. Por ejemplo, cada uno maniobrará con propulsores de efecto Hall, propulsores de iones en los que un campo eléctrico acelera el propulsor. El combustible convencional para un propulsor de este tipo es el xenón, que ofrece un alto rendimiento. Los satélites Starlink, sin embargo, utilizarán un gas noble diferente: el criptón. Tiene una densidad más baja, por lo que los tanques de combustible del satélite deben ser más grandes y ofrece menos rendimiento que el xenón. Pero el criptón se puede comprar a solo una décima parte del costo del xenón, lo cual es importante si una empresa quiere alimentar miles de satélites.
He encontrado cotizaciones de precios muy diferentes para los dos:
Xenon se cotiza a $ 1200/kg, lo que significaría que SpaceX está obteniendo su Krypton por ~ $ 120/kg. La fuente de esa cita de Wikipedia también enumera Krypton, a $ 300 / kg.
Esta respuesta SE también da un precio Xe en esa región.
En Alibaba encontré a alguien que vendía Krypton a $ 2/kg, pero en Alibaba nunca sabes lo que obtienes. Así que he hecho un poco más de excavación.
La diferencia de precio se explica por el método de producción . Un proceso (licuefacción de aire) le da una mezcla de Kr-Xe:
Utilizando técnicas comúnmente aceptadas, la mayoría de estas estaciones producen una mezcla de KrXe que contiene aproximadamente un 93 % de Kr y solo un 7 % de Xe.
Entonces, ~ 10 veces más Kr que Xe, lo que hace que la diferencia de precio sea 10 veces más lógica.
En 1998, la producción de xenón se estimó en 5000-7500 m 3 /año. Según esta respuesta , 1 kg = 170 l, por lo que 5000 m 3 son 29,4 t.
Entonces, hay otra razón para no usar Xe: 10000 satélites con 3 kg de propulsor cada uno requerirían todo el suministro mundial de Xe durante 1 año, lo que aumentaría el precio. Mejor usa algo más abundante.
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 porque simplemente no se produce suficiente cada año para satisfacer una misión larga como DAWN y el puñado de otros usos para Xenon.
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.
UH oh
Lisandro
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Lisandro