La excelente respuesta de @Uwe a la pregunta ¿ Por qué los tanques LOX subenfriados necesitan "llenarse" hasta el último minuto más o menos? explica que el LOX se subenfría in situ dentro del tanque del cohete usando enfriamiento/refrigeración por evaporación pasando burbujas de helio a través del tanque para que el oxígeno se evapore en las burbujas. Lea esa respuesta para obtener más detalles.
¿Con qué facilidad podría adaptarse esto a los propulsores criogénicos de metano o hidrógeno?
De esta respuesta :
Ingenuamente, supongo que debería funcionar para el metano de una manera sencilla (hierve a 112 K frente a 90 K para el oxígeno), pero no sé con qué facilidad podría aplicarse esto al hidrógeno líquido con un punto de ebullición de solo 20 K.
El hidrógeno es líquido por debajo de 21,15 K y se vuelve sólido a 14,01 K.
El helio es líquido por debajo de 4,15 K y se vuelve sólido a 0,95 K bajo una enorme presión de 2,5 MPa.
Por lo tanto, debería ser posible usar helio gaseoso para subenfriar el hidrógeno líquido. Es gaseoso incluso por debajo de la temperatura del hidrógeno sólido.
El metano hierve a 111,65 K y se solidifica a 90,7 K. También debería ser posible subenfriarlo con helio gaseoso. Según este artículo de la NASA, la solubilidad del helio en el metano líquido subenfriado es pequeña, alrededor de 0,0001 fracción molar a 25 °F (13,9 K), pero estos valores de temperatura parecen ser incorrectos. En un gráfico se encuentra un valor de 98 K en la página 20.
El helio no reacciona con hidrógeno o metano. No sé si el helio es soluble en hidrógeno líquido o metano. Pero el helio sigue siendo gaseoso en una planta de separación de aire líquido sin usar una etapa de enfriamiento adicional para helio. El helio se usa para presurizar hidrógeno líquido en cohetes, por lo que su capacidad de resolución debería ser al menos pequeña, si no cero.
Según esta página, podría haber una aleación metálica caliente de hidrógeno y helio dentro del núcleo de Júpiter y Saturno. Pero esta aleación solo existe bajo una enorme presión.
Aquí hay alguna información sobre la solubilidad:
La solubilidad del helio en hidrógeno líquido se midió en función de la temperatura y la presión. Se encontró que la solubilidad variaba desde 0,59% molar para T = 26,8°K y 1,98 atm de presión parcial de helio hasta 11,1% molar para T = 19,8°K y 7,0 atm de presión parcial de helio.
Pero la presión parcial del helio en el tanque de un cohete LH2 sería inferior a 7 bar.
UH oh
+1¡Gracias por la respuesta interesante y bien pensada!