Uso de monóxido de carbono como propulsor en Marte

¿Es posible usar monóxido de carbono como propulsor para un cohete?

Por ejemplo, el dióxido de carbono de la atmósfera de Marte podría transformarse en monóxido de carbono y oxígeno a través de la reducción fotoquímica utilizando un proceso fotocatalítico y, a diferencia de la reacción de Sabatier (que produce metano), el agua preciosa no se consume en el proceso.

¿Podrían entonces utilizarse los productos resultantes como un potencial bipropulsor?

2 C O 2 + 2 h v   →   2 C O + O 2

Puede haber problemas de almacenamiento de LOX o LCO, pero siempre que se aborden de alguna manera, ¿podría un motor de cohete o un propulsor usarlos de manera efectiva?

¡Esta es una pregunta bastante interesante en realidad! Divida un oxígeno del CO2 y todavía tendrá un gas (¡dos, de hecho!), pero divida ambos y todo lo que tendrá será un trozo de carbón, a menos que quiera comenzar a gastar su agua. Podría ser útil para algunas aplicaciones locales, por ejemplo, naves de reconocimiento atmosférico.
Espero que no le importen mis ediciones a su pregunta. Siéntase libre de retroceder o hágamelo saber y puedo hacerlo.
Como otros gases, el monóxido de carbono podría licuarse a baja temperatura. El LCO (-191,5 °C) es más frío que el LOX (-183 °C) pero no tanto como el LH2 (-252 °C) Debemos comparar el impulso específico de este propulsor con otras combinaciones.
el monóxido de carbono es un combustible menos eficiente que el metano, pero aparentemente será más barato producirlo en Marte
Si obtengo correctamente este motor de combustión Venus propuesto , se podría quemar litio o magnesio en una atmósfera de CO2, sin tener que separar el oxígeno.
El reactor @LocalFluff Stored Chemical Energy Power Systems (SCEPS) es un generador de energía de ciclo Rankine para electricidad, etc., no un método de propulsión. Puedes quemar madera para hacer electricidad, eso no significa que puedas hacer un cohete de leña, aunque ahora quiero preguntar por qué no: ¡las cosas de madera parecen ser populares aquí! :) 1 , 2 , 3 .
@LocalFluff ... ¡y así lo hice !
Ya puedo ver: Pobre densidad de energía, pobre impulso específico. No es abismalmente malo, pero definitivamente en el lado bajo. Podría ser útil para lanzadores de primera etapa, pero definitivamente no para viajes interplanetarios. ¡El monóxido de carbono es bienvenido como producto de combustión, no como sustrato!

Respuestas (3)

Sí, podría ser. El ISP para CO / O2 es de aproximadamente 200 . Compare eso con el metano, con un impulso específico de 299, y podrá ver que en realidad no es tan bueno.

De algún interés relacionado es un cohete de dióxido de carbono caliente, con un ISP teórico de aproximadamente 260. Esto funcionaría para saltos cortos de superficie a superficie, pero no más allá de la órbita.

Al leer el documento en el informe, se refieren a ISP en el rango de 260-290 dependiendo de la presión de la cámara. ¿Es el 200 ISP un error tipográfico?
La fuente citada respalda sus cifras exactamente en cero de los tres casos numéricos. Es posible que desee volver a leer la fuente citada y editar su respuesta.

Los sistemas de propulsión LOX/CO tendrán un Isp más bajo en comparación con los sistemas basados ​​en LOX/CH4. Entonces, para un delta-v equivalente (o aplicación de misión), esto se traducirá en una mayor cantidad de propulsor que debe extraerse del entorno de Marte.

Sin embargo, los cohetes basados ​​en CO en Marte tienen una ventaja: el propulsor se puede producir completamente a partir de la atmósfera. Este es un recurso al que se podrá acceder fácilmente en cualquier lugar de destino.

Sin embargo, la producción in situ completa de LOX/CH4 en Marte requerirá acceder al agua para obtener el hidrógeno necesario además del procesamiento de la atmósfera. Dado que el agua líquida no puede existir en forma estable en la superficie de Marte, lo más probable es que esto requiera sistemas y hardware complejos adicionales (es decir, masa aterrizada) para extraer los depósitos de hielo de agua enterrados. Además, la ubicación de la misión en la superficie estará determinada por el lugar donde se pueden encontrar estos depósitos de hielo de agua.

Entonces ¿Vale la pena?

La respuesta a esta pregunta probablemente depende de la aplicación de la misión.

El cohete basado en CO puede parecer preferible al LOX/CH4 si la masa propulsora agregada termina siendo menor que la masa equivalente del sistema necesaria para la extracción y el procesamiento ISRU de hielo de agua.

Para pequeños vehículos de ascenso robótico, este puede ser el caso. Sin embargo, para naves espaciales más grandes (es decir, un vehículo de ascenso a Marte a escala humana con una masa inerte de ~10 000 kg), el LOX/CH4 más eficiente probablemente ganará rápidamente la compensación. Esto es especialmente cierto si se prevé que el hardware ISRU aterrizado se use para misiones repetidas.

Hasta la fecha, parece haber una falta de éxito en las pruebas prácticas de los motores de CO/O2. Aparentemente, la combustión es difícil de encender y mantener, y el rendimiento hace cosas extrañas con cambios en la presión de la cámara. Solucionable, por supuesto, pero aún no resuelto, por lo que es bastante difícil extrapolar las cifras reales de rendimiento y confiabilidad.

En TECHPORT_18280 publicado por la nasa, el resumen habla sobre el trabajo al respecto. El ISP teórico es aparentemente relativamente alto (324s) pero la mezcla parece ser difícil de encender de forma segura. Luego, el informe continúa sobre cómo se puede lograr una ignición tan segura.

TECHPORT_18280 https://catalog.data.gov/dataset/o2-co-ignition-system-for-mars-sample-return-missions-phase-i

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