Летающая "Тесла" или где в космосе взять долгохранимое топливо

Вы наверно уже видели эту презентацию или отрывки из нее

Для прыжков машина использует холодногазовые двигатели питаемые из двух 600-литровых баллонов высокого давления сжатым воздухом. Там еще есть система прижима вентиляторами чтобы ползать по вертикали, но сейчас не о ней.

Недавно в личке у меня был диалог в котором в частности был тезис "Через ISRU можно получить только криогенку, а ее не получится использовать в маневровых двигателях". Ну на самом деле использовать можно, но сложно. Обычные криогенные компоненты не самовоспламеняются, нужно что-то типа автомобильного зажигания, но в ракетном двигателе. Но холодногазовому двигателю зажигание тоже не требуется. Да, удельный импульс маленький, но для двигателей причаливания и оринтации много и не надо. Так для Джемини Вейд пишет всего 98 м/с дельты вэ.

Интерес представляет метан у которого удельный импульс 105 секунд - соизмеримо с перекисью-монотопливом (150 сек). У гелия с водородом еще лучше, но там плотность низкая. Метан постепенно испаряется из бака главного двигателя и его надо либо охлаждать обратно, либо все равно сбрасывать в космос. Кроме метана испаряется и кислород, для которого в таблице данных нет, но по физике должен быть чуть хуже азота с близкой молекулярной массой. Хотя накачивание кислорода в бак из углеволокна напрягает.

Другой вариант - углекислый газ. Старшип в полете может потратить часть испарившегося топлива в мотор-генераторе питающем регенерацию (подобный проект былу ULA для ACES). Выхлопные газы - вода и углекислый газ. Последний при двлении 250 атмосфер и комнатной температуре становится жидкостью с плотностью 1.1 кг/л. Удельный импульс чуть хуже чем у азота, но это окупается плотностью. Кроме того углекислый газ - это вся атмосфера Марса и его можно получить нагревая реголит астероидов.

Для получения 100 м/с дельты при удельном импульсе 600 сек нужно 0.18 кг рабочего тела на килограмм конечной массы. В те самые 1200 литров Родстера поместится 1320 кг что дает конечную массу 7333 кг.

УПД. Спросил Джемини про фальконовские баллоны, которые использованы в том самом Родстере:

Each composite overwrapped pressure vessel (COPV) used for storing high-pressure helium on the SpaceX Falcon 9 rocket weighs roughly 18 to 23 kg (40 to 50 lbs) empty

Давление газа: Баллоны COPV работают при сверхвысоком давлении от 380 до 413 бар (от 5500 до 6000 psi).

Объем одного стандартного баллона COPV на Falcon 9 составляет около 230–240 литров (в некоторых ранних инженерных спецификациях NASA для криогенных вариантов указывались объемы отдельных узлов от 165 до 360 литров). [1, 2, 3]

плотность азота при 250 атмосферах (меньше чем в реальности, но у меня табличка для 250, а пересчитывать лень) 0.28 кг/л итого даже если COPV вмещает 165 литров (минимальная названная ИИ цифра) это 46.2 кг. Метана уже 31 кг, зато углекислого газа 181.5 кг.