Dado el interés en utilizar el agua lunar para la fabricación de propulsores, ¿cómo se calcula la tasa de producción para la descomposición electrolítica y la licuefacción del agua en criógenos? Una pregunta corolaria es ¿cómo se calcula la potencia necesaria?
Creo que electrolizar tomaría al menos 286.000 julios por mol de agua. Ver este artículo de Wikipedia . Un mol de agua daría ~16 gramos de oxígeno y ~2 gramos de hidrógeno.
Así que para hacer un millón de gramos de propulsor necesitaríamos al menos (1.000.000/18)*286.000 julios. Eso es alrededor de ~15 888 888 889 julios por tonelada de propulsor.
Según este artículo de la NASA , las alas de los paneles solares de la ISS tienen una potencia específica de 32 vatios por kilogramo. El conjunto solar de la nave espacial Dawn tiene una potencia específica de 80 vatios por kilogramo. Creen que en un futuro próximo tendremos matrices con una potencia específica de 175 vatios por kilogramo. Siendo optimista, usaré 175 watts/kilogramo como potencia específica de nuestra fuente de energía.
Para facilitar la aritmética, consideremos una fuente de alimentación de 1000 kg. A 175 vatios por kilogramo, sería una fuente de energía de 175.000 vatios. Produce 175.000 julios por segundo. Recuerde que necesitamos alrededor de 16 mil millones de julios para hacer una tonelada de propulsor. 15 888 888 889 julios/175 000 vatios = 90 793 segundos, que es aproximadamente 1 día.
Entonces, una fuente de energía de 1 tonelada necesitaría al menos 1 día para producir una tonelada de propulsor (verifique mi aritmética, a veces cometo errores).
Si hay volátiles lunares explotables, probablemente estarían en las regiones permanentemente sombreadas en los suelos de los cráteres polares. Estas regiones ya son muy frías , alrededor de 30 a 40 Kelvin. Creo que sería lo suficientemente frío como para almacenar oxígeno con poca ebullición. Pero el hidrógeno debe enfriarse a unos 20 K.
Una vez en Earth Moon Lagrange 1 o 2 (EML1 o 2), la luna y la tierra están a una buena distancia de un depósito. El sol es la principal fuente de calor de la que debemos preocuparnos. Un escudo cónico de aislamiento multicapa (MLI) puede bloquear el sol y dejar un depósito abierto al espacio que es de aproximadamente 3 Kelvin. La evaporación de hidrógeno se puede utilizar para el mantenimiento de la estación. Este documento de ULA argumenta que podemos tener depósitos de propulsor criogénico con tasas de ebullición aceptables.
En resumen, necesitaríamos una fuente de energía masiva para producir propulsor lunar a buen ritmo. En mi opinión, este es uno de los mayores obstáculos para el propulsor lunar ISRU. Pero no creo que sea un tapón del espectáculo.
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