Un comentario a continuación ¿Por qué los satélites Starlink usarán criptón en lugar de xenón para la propulsión eléctrica? enlaces a la preimpresión de 2011 A Performance Comparison of Xenon and KryptonPropellant on an SPT-100 Hall Thruster; IEPC-2011-003 que explica que, en este estudio, se utilizó un SPT-100 Hall Thruster, el criptón tuvo una fracción de utilización más baja que el xenón.
La sección de metodología dice:
Los estudios del propulsor de criptón han documentado que una mayor tasa de flujo mejorará la fracción de utilización del propulsor.13 Una fracción de utilización de propulsor más baja es una de las principales razones por las que se sabe que el rendimiento del criptón es inferior al del xenón. Una característica prometedora del criptón es que potencialmente puede tener un impulso específico más alto que el xenón debido a su menor masa atómica. Por lo tanto, la exploración de las condiciones operativas a un potencial de descarga superior al nominal fue de interés (el impulso específico es proporcional a la raíz cuadrada del voltaje de descarga) para ver si se podía realizar un impulso específico ventajoso a pesar de la utilización inferior del propulsor del criptón.
Básicamente, una fracción más grande del propulsor de criptón permaneció sindicalizado, por lo que si bien contribuyó a la pérdida de masa ( ) no fue acelerado electrostáticamente y, por lo tanto, no salió con una velocidad de escape de aproximadamente ~ 30 km / s.
Preguntas:
Respuestas a ¿Qué especificación de rendimiento sería menor para Krypton que para Xenon en propulsores de efecto Hall? pueden servir como puntos de partida útiles para una respuesta aquí.
Como se indica en High-Specific Impulse Hall Thrusters, Parte 2: Análisis de eficiencia (sección "Operación de Krypton"), la menor eficiencia de utilización de propelente de Krypton se debe a su mayor energía de ionización en comparación con el xenón (13,99 eV en lugar de 12,12 eV), que drena más energía de la descarga para sostener un plasma con la misma densidad. Por otro lado, como dicen los autores, el hecho de que la segunda energía de ionización del criptón sea también más alta (24,35 eV en lugar de 20,97 eV), disminuye la presencia de iones doblemente cargados, aumentando potencialmente la vida útil del propulsor Hall.
Además de ofrecer un impulso específico más alto, el kriptón puede resultar un mejor propulsor que el xenón en un impulso específico alto porque la vida útil del propulsor debería ser mayor con el kriptón. Mientras que el criptón ionizante requiere más energía que el xenón (lo que disminuye la eficiencia de utilización de masa), este atributo también disminuye la producción de iones de carga múltiple. La menor masa de criptón con respecto al xenón también disminuye el rendimiento de la pulverización catódica aproximadamente en la raíz cuadrada de la relación de masa. Si se puede mejorar la eficiencia del propulsor Hall en criptón para acercarse a la del xenón, un propulsor de criptón podría beneficiar a varias misiones interplanetarias debido a su mayor impulso específico y su vida útil más prolongada. Las investigaciones recientes de varios propulsores Hall que funcionan con criptón se han mostrado prometedoras, donde se han medido eficiencias totales superiores al 50%.
jon custer