Molécula de metano

El hidrocarburo más simple, el metano es un gas con una fórmula química de CH4.

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Propiedades químicas y físicas del metano

El átomo de carbono central de la molécula de metano tiene 4 electrones de valencia y, por lo tanto, necesita 4 electrones más de cuatro átomos de hidrógeno para completar su octeto. Los átomos de hidrógeno tienen un ángulo de enlace de 109 grados dando a la molécula una geometría tetraédrica .

Un componente principal del gas natural, el metano, es significativo . La combustión de una molécula de metano en presencia de oxígeno libera una molécula de CO2 El exceso de energía o la energía fuera de pico generada por generadores eólicos o paneles solares podrían teóricamente usarse para equilibrar la carga en la red de energía.

Combustible líquido para cohetes de metano

En una forma altamente refinada, el metano líquido se utiliza como combustible para cohetes.

Aunque las investigaciones sobre el uso de metano han existido durante décadas, todavía no se han utilizado motores de metano de producción en vuelos espaciales orbitales. Esto está cambiando, y el metano líquido ha sido seleccionado recientemente para el desarrollo activo de una variedad de motores de cohetes bipropelentes.

Desde la década de 1990, se ha propuesto que varios cohetes rusos utilicen metano líquido. Una propuesta de motor ruso de la década de 1990 fue el RD-192, una variante metano/LOX del RD-191.

En 2005, las compañías estadounidenses, Orbitech y XCOR Aerospace, desarrollaron un motor cohete de demostración de oxígeno líquido/metano líquido y un motor de empuje de fuerza de 7,500 libras (33 kN) en 2007 para su uso potencial como el motor de retorno lunar CEV, antes de que el programa CEV fuera cancelado más tarde.

Más recientemente, la compañía espacial privada estadounidense SpaceX anunció en 2012 una iniciativa para desarrollar motores de cohete de metano líquido,] que incluía, inicialmente, el gran motor de cohete Raptor. Raptor está siendo diseñado para producir 4,4 meganewtons (1.000.000 lbf) de empuje con un impulso específico de vacío (Isp) de 363 segundos y un Isp a nivel del mar de 321 segundos, y se espera que comience las pruebas a nivel de componentes en 2014. En febrero de 2014, se reveló que el diseño del motor Raptor era del tipo de ciclo de combustión por etapas de flujo completo altamente eficiente y teóricamente más confiable, donde ambos flujos de propulsante, oxidante y combustible, estarán completamente en fase gaseosa antes de ingresar a la cámara de combustión. Antes de 2014, solo dos motores de cohete de flujo completo han progresado lo suficiente para ser probados en bancos de pruebas, pero ninguno de los motores completó el desarrollo o voló en un vehículo de vuelo.

En octubre de 2013, la Corporación de Ciencia y Tecnología Aeroespacial de China, un contratista estatal para el programa espacial chino, anunció que había completado una primera prueba de ignición en un nuevo motor de cohete de metano LOX. No se proporcionó ningún tamaño de motor.

En septiembre de 2014, otra compañía espacial privada estadounidense, Blue Origin, anunció públicamente que estaban en su tercer año de trabajo de desarrollo de un gran motor de cohete de metano. El nuevo motor, el Blue Engine 4, o BE-4, ha sido diseñado para producir 2.400 kilonewtons (550.000 lbf) de empuje. Aunque inicialmente estaba previsto que se utilizara exclusivamente en un vehículo de lanzamiento patentado de Blue Origin, ahora se utilizará en un nuevo motor de la United Launch Alliance (ULA) en un nuevo vehículo de lanzamiento que es un sucesor del Atlas V. ULA indicó en 2014 que realizará el vuelo inaugural del nuevo vehículo de lanzamiento no antes de 2019.

es abundante en muchas partes del sistema solar y podría ser cosechado en la superficie de otro cuerpo del sistema solar (en particular, utilizando la producción de metano de materiales locales encontrados en Marte o Titán), proporcionando combustible para un viaje de regreso.

En 2013, el Proyecto Morpheus de la NASA había desarrollado un pequeño motor de cohete de metano LOX reiniciable con un empuje de 22 kN (5000 libras de fuerza) y un impulso específico de 321 segundos adecuado para aplicaciones inspace, incluidos los aterrizadores. También se desarrollaron propulsores de metano LOX pequeños de 5-15 libras de fuerza (22-67 N) adecuados para su uso en un Sistema de Control de Reacción (RCS).

SpaceNews informa a principios de 2015 que la agencia espacial francesa CNES está trabajando con Alemania y algunos otros gobiernos y propondrá un motor LOX/metano en un vehículo de lanzamiento reutilizable a mediados de 2015, con pruebas de vuelo poco probables antes de aproximadamente 2026.

Véase también:

¿Cuál es la geometría de la molécula de metano? Una actividad interactiva que incluye un applet jmol de metano.