高密度の貯蔵可能なハイドロロックス推進剤として水を使用する
Hydro / loxは優れた燃料の選択肢であり、ISP要件の高い多くのエンジン/ロケットで使用されていますが、推進剤の2つの最大の欠点は、その密度とボイルオフです。これは、推進剤を大気圧の水として保管し、ソーラーパネルまたはRTGを使用して、電気分解によって水を2H / Oに変換するために必要な電力を生成することで解決できますか。これには、化学量論的に、エンジンに比べて大きな電源でのみ燃焼しなければならないという欠点があり、宇宙探査機への使用が制限される可能性があります。これは、低コストで高T / Wの代替手段として、イオンエンジンに取って代わる可能性がありますか？
回答
化学推進剤を燃焼させる目的は、化学エネルギーを熱に変換し、その熱を使用して推進剤を加速することです。電力から始める場合は、特定の推進剤の塊に投入するエネルギーを、化学エネルギーとして貯蔵できるものに制限する理由はありません。水を直接加熱するだけで、燃焼できない温度に達する可能性があります。達成し、ハイドロロックスケミカルスラスターを上回ります。十分に加熱すると、水が水素と酸素に解離し、平均分子量が減少することで比推力がさらに向上します。Momentusによって開発されているスラスター技術は、マイクロ波加熱を使用したこの例です。https://momentus.space/
推進剤の効率以上の推力が必要な場合は、より低い温度とより高い質量流量で実行できます。この場合、単純な抵抗加熱で十分かもしれません...レジストジェット。
部分的な答え：
太陽光発電を利用している場合、イオン化して加速すれば、推進剤1キログラムをはるかに効果的に使用できます（つまり、より高いデルタVからより高いIspまで）。静電加速は、2H2 + O2化学エンジンからの約4500m / sに対して、およそ10,000〜100,000 m / s（またはより高い可能性がある（しゃれを許す））の速度を与えることができます。
したがって、これを行うことはできますが（基本的な理由はありません）、水を分割して再形成するよりも、クリプトンまたはヨウ素をイオン化する方がはるかに優れています。
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はい。商用貨物が水をゲートウェイに送る計画があり、そこで電気分解によって分割されて、再利用可能な降下/上昇車両用の推進剤が作成されます。
電気分解はエネルギーを大量に消費しますが、水は数か月で分割して数分で使用されるまで保管できるため、このような再利用可能なシステムの場合、ソーラーパネル、電気分解、冷蔵、保管装置の質量は1つです。 -ゲートウェイのオフコスト。（比較的）高推力の車両に支払う必要のあるものではありません。
電力を使って水を水素と酸素に分解することは非常に非効率的です。電解セルの内部抵抗が大きな電力損失を引き起こしています。両方の電極間の距離を短くすることで抵抗を下げることができますが、水素と酸素を分離するための最小距離が必要です。
電気分解を使用すると、ガス状の水素と酸素が得られます。しかし、ハイドロロックスロケットエンジンは、ガスではなく液体用に設計されています。燃焼室の必要な冷却は液体のみによって行われます。ターボポンプはガスでは機能しません。
液体は気体よりも冷却にはるかに優れています。VWビートルエンジンは、他の多くの水冷車エンジン間で空冷を使用した唯一のエンジンでした。最新の自動車エンジンは空冷を使用していません。
ハイドロロックスロケットエンジンの排気は非常に高温の水蒸気であるため、電気加熱式蒸気ロケットエンジンを使用する方が簡単で効率的です。しかし、同等の蒸気温度に到達することは容易ではありません
液体は気体よりも冷却にはるかに優れています。VWビートルエンジンは、他の多くの水冷車エンジン間で空冷を使用した唯一のエンジンでした。最新の自動車エンジンは空冷を使用していません。
（申し訳ありませんが、ここでコメントする評判はありません）。頭のてっぺんにある他の2つの空冷自動車エンジン、ポルシェとコルヴェアを思い浮かべることができます。今日でも、空冷式の航空エンジンをすべて忘れないでください！空冷エンジンははるかに軽量でシンプルでした。車内で見られなくなった唯一の理由は、（水冷と比較して）動作温度を制御することが難しく、汚染物質の排出量がはるかに多いことです。
ほとんどのシナリオでは、Hydroloxの追加のISPが、これを実現するために携帯しなければならないすべての追加の機器の価値があるとは想像できません。
ただし、1つの使命があります。それは、オールトの雲の中で体の間を飛び回ることです。重要なのは、水を運ばず、各ターゲットで採掘することです。しかし、これを実用化するために十分に接近しているミッションがあるかどうかはまったく別の問題です...