¿Por qué se prefiere el xenón como propulsor en los propulsores eléctricos?

La mayoría de los artículos que he leído sobre propulsores eléctricos mencionan que el xenón generalmente, con algunas excepciones, se usa como propulsor (¿o se denominaría masa de reacción?). Sin embargo, nunca mencionan por qué.

¿Qué tiene de especial el xenón?

(Yo postularía que tiene algo que ver con la energía de ionización frente a la masa atómica, ¿quizás?)

Respuestas (2)

Desea un gas para que no necesite gastar energía vaporizando el propulsor. También desea que el gas sea lo más denso posible para que pueda obtener el mayor impulso posible por unidad de volumen de propulsor. También es bueno si el gas es inerte y no corrosivo para que no tenga que preocuparse de que se degrade o corroa lo que sea que lo esté almacenando. Finalmente, es bueno si se ioniza fácilmente.

Xenon se ajusta a todos estos criterios. Su densidad ronda los 5,9 kg/m 3 , y obviamente es inerte porque es un gas noble. La primera energía de ionización es de aproximadamente 12 eV y la segunda es de 20 eV, por lo que es relativamente fácil producir Xe. + iones

El único gas que conozco más denso que el xenón es el hexafluoruro de azufre, pero es solo un poco más denso y más reactivo. Supongo que el radón sería aún mejor si no fuera radiactivo. El único problema con el xenón es que es caro, pero si puede permitirse el lujo de lanzar una sonda al cinturón de asteroides, probablemente pueda permitirse el xenón para alimentarla.

Mercurio es aún mejor a los 10 y 18
Sin embargo, no es un gas, por lo que tiene la complejidad adicional de vaporizarlo para que pueda poner el gas en su unidad de iones.
Y debe tener mucho más cuidado con la metalurgia utilizada para contener el mercurio líquido: el Hg puede atacar varias aleaciones.
¿No es el calor de vaporización de Mercurio alrededor de 0,6 eV? (59 kJ/mol). La vaporización puede ser técnicamente compleja, pero al menos en términos de energía no es una pérdida importante.
Dejando a un lado la radiactividad, ¿sería factible el radón? Según Wikipedia, el radón es más escaso que el xenón.
@DohnJoe sí, dejando de lado la radiactividad, el radón sería mejor que el xenón. pero como es radiactivo, es imposible.

Los gases nobles tienen la ventaja de ser químicamente inertes, por lo que es menos probable que reaccionen con los átomos de las rejillas electrostáticas. Dado que los propulsores de iones hasta la fecha se han desplegado solo en transportes no tripulados, el mantenimiento regular no es una opción. Por eso, los gases nobles se ven favorecidos por encima de, por ejemplo, el hidrógeno.

Sin embargo, una razón para elegir Xenon sobre Argon podría tener que ver con que tiene una masa atómica más grande por carga iónica (los plasmas ionizados en los propulsores son en su mayoría especies de ionización única), tienen peor ISP, pero mayor empuje. Pero no estoy seguro de que esa sea la única razón involucrada

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