¿Se podría reciclar el metano residual como propulsor en la ISS?

En condiciones estándar, el metano se quema con oxígeno en una relación estequiométrica de 1:2 para liberar 891 kJ/mol de energía. ¿Por qué la ISS no utiliza el metano, que en su lugar se expulsa como desecho? ¿Por qué no podría mezclarse con oxígeno y esta mezcla usarse como combustible para recargar y reducir la cantidad de combustible que los cohetes deben entregar a la ISS?

¿Cuáles son los problemas prácticos de implementar metano como propulsor?

Respuestas (2)

Hay algunos estudios en la NASA (y no lo dudo, bajo los auspicios de RKA y ESA) que presentan diseños para unir Sabatier y equipos de licuefacción que potencialmente pueden usarse en LEO y en otros lugares:

Doherty et al., 2010 :

Los fondos de AES se utilizarán principalmente para desarrollar el paquete de experimentos que incluirá interfaces con las fuentes de energía, datos, refrigeración y GH 2 de la ISS, los intercambiadores de calor de licuefacción GH 2 y las válvulas JT, el refrigerador criogénico (20 W a 20 K y 40 W a 90K), la carga útil de gestión de fluidos criogénicos (bomba mezcladora, barra rociadora, dispositivo de adquisición de líquidos), un pequeño tanque de hidrógeno líquido (<200 litros) y los sistemas de control térmico pasivo. El proyecto de demostración será una colaboración entre múltiples centros de la NASA, incluido el Centro Espacial Kennedy (KSC), el Centro Espacial Johnson (JSC), el Centro de Investigación Glenn (GRC) y el Centro de Vuelo Espacial Goddard (GSFC). Según lo previsto, KSC será responsable del diseño y la fabricación de la tarima experimental, el sistema de control térmico pasivo, los componentes de fluidos y la integración de la tarima y la ingeniería de sistemas; JSC será responsable de la integración de la paleta a la ISS, el sistema de comando y control y las operaciones de prueba orbital; GRC será responsable del diseño, la fabricación y la integración de los componentes de CFM en el tanque de almacenamiento y el modelado del sistema; y GSFC será responsable del desarrollo del refrigerador criogénico de 20W a 20K.

experimento de la ISS

¿Por qué no se ha hecho esto antes?

La respuesta más simple es que necesita un montón de maquinaria licuadora (o compresores) para transformar el metano en un estado utilizable, y esa maquinaria no estaba instalada en los módulos rusos originales (que hacen el empuje).

Otra consideración es que los propulsores hipergólicos almacenables están mucho más estudiados en ese momento .

Los motores de metano-oxígeno están muy de moda hoy en día, con la exploración de Marte y los cohetes "limpios", pero no siempre fue así.

Una pregunta relacionada: ¿Por qué la Estación Espacial Internacional produce tanto metano?

El metano por sí mismo no es útil como combustible en el espacio. Necesitaría oxígeno adicional. Entonces, la estación no solo requeriría el equipo para recolectar y almacenar el metano, sino que también necesitaría suministros adicionales de oxígeno líquido para que el metano sea útil como combustible.

Además... los hipergólicos (que supongo que usa la ISS) no requieren un sistema de encendido para iniciar la combustión (solo abre o cierra una válvula), lo que hace que los propulsores sean más simples y confiables que cualquier sistema de combustible y oxígeno.

El oxígeno para quemar completamente el metano tiene cuatro veces la masa del metano. Entonces, un cohete de metano/oxígeno es principalmente un cohete de oxígeno.