Molecola di metano

Iil più semplice idrocarburo , il metano è un gas con una formula chimica di CH4.

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Proprietà Chimiche e Fisiche di Metano

L’atomo di carbonio centrale per la molecola di metano ha 4 elettroni di valenza, e necessita pertanto di ulteriori 4 elettroni da quattro atomi di idrogeno per completare l’ottetto. Gli atomi di idrogeno hanno un angolo di legame di 109 gradi che conferisce alla molecola una geometria tetraedrica .

Un componente principale del gas naturale, il metano è significativo . Bruciare una molecola di metano in presenza di ossigeno rilascia una molecola di CO2 La potenza in eccesso o la potenza di picco generata dai generatori eolici o dagli array solari potrebbe teoricamente essere utilizzata per il bilanciamento del carico nella rete energetica.

Combustibile per razzi a metano liquido

In una forma altamente raffinata, il metano liquido viene utilizzato come combustibile per razzi.

Mentre le indagini sull’uso del metano esistono da decenni, nessun motore a metano di produzione è stato ancora utilizzato sui voli spaziali orbitali. Questo sta cambiando e il metano liquido è stato recentemente selezionato per lo sviluppo attivo di una varietà di motori a razzo bipropellenti.

Dal 1990, un certo numero di razzi russi è stato proposto di utilizzare metano liquido. Una proposta di motore russo 1990 è stato il RD-192, una variante metano/LOX del RD-191.

Nel 2005, le aziende statunitensi, Orbitech e XCOR Aerospace, hanno sviluppato un motore a razzo dimostrativo a ossigeno liquido / metano liquido e un motore di spinta più grande di 7.500 libbre (33 kN) nel 2007 per un potenziale utilizzo come motore di ritorno lunare CEV, prima che il programma CEV venisse successivamente annullato.

Più recentemente la società spaziale privata americana SpaceX ha annunciato nel 2012 un’iniziativa per sviluppare motori a razzo a metano liquido, tra cui, inizialmente, il molto grande motore a razzo Raptor. Raptor è stato progettato per produrre 4,4 meganewtons (1.000.000 lbf) di spinta con un impulso specifico del vuoto (Isp) di 363 secondi e un Isp a livello del mare di 321 secondi, e si prevede di iniziare i test a livello di componenti nel 2014. Nel febbraio 2014, il progetto del motore Raptor è stato rivelato essere del tipo a ciclo di combustione a flusso intero altamente efficiente e teoricamente più affidabile, in cui entrambi i flussi di propellente—ossidante e carburante—saranno completamente nella fase gassosa prima che entrino nella camera di combustione. Prima del 2014, solo due motori a razzo a flusso pieno hanno mai progredito sufficientemente per essere testati su banchi di prova, ma nessuno dei due motori ha completato lo sviluppo o volato su un veicolo di volo.

Nell’ottobre 2013, la China Aerospace Science and Technology Corporation, un appaltatore statale per il programma spaziale cinese, ha annunciato di aver completato un primo test di accensione su un nuovo motore a razzo a metano LOX. Non è stata fornita alcuna dimensione del motore.

Nel settembre 2014, un’altra società spaziale privata americana—Blue Origin— ha annunciato pubblicamente che erano nel loro terzo anno di lavoro di sviluppo su un grande motore a razzo a metano. Il nuovo motore, il Blue Engine 4, o BE-4, è stato progettato per produrre 2.400 kilonewtons (550.000 lbf) di spinta. Mentre inizialmente previsto per essere utilizzato esclusivamente su un veicolo di lancio proprietario Blue Origin, sarà ora utilizzato su un nuovo motore United Launch Alliance (ULA) su un nuovo veicolo di lancio che è un successore dell’Atlas V. ULA ha indicato in 2014 che faranno il volo inaugurale del nuovo veicolo di lancio non prima di 2019.

è abbondante in molte parti del sistema solare e potrebbe potenzialmente essere raccolto sulla superficie di un altro corpo del sistema solare (in particolare, utilizzando la produzione di metano da materiali locali trovati su Marte o Titano), fornendo carburante per un viaggio di ritorno.

Entro il 2013, il progetto della NASA Morpheus aveva sviluppato un piccolo motore a razzo a metano LOX riavviabile con una spinta di 5.000 libbre (22 kN) e un impulso specifico di 321 secondi adatto per applicazioni inspace incluse le landers. Piccoli propulsori LOX metano 5-15 libbre-forza (22-67 N) sono stati sviluppati anche adatto per l’uso in un sistema di controllo di reazione (RCS).

SpaceNews sta segnalando all’inizio del 2015 che l’agenzia spaziale francese CNES sta lavorando con la Germania e alcuni altri governi e proporrà un motore LOX / metano su un veicolo di lancio riutilizzabile entro la metà del 2015, con test di volo improbabili prima di circa 2026.

Vedi anche:

Qual è la geometria della molecola di metano? Un’attività interattiva che include un applet jmol di metano.