Tankkonzepte für Xenontreibstoff bei Solarelektrischen Triebwerken (=DS4G)

Ich habe folgende Frage zum Thema: Lagerung von großen Mengen Xenon als Treibgas für Langzeitmissionen.
Es geht mir speziell darum wie man möglichst Energie- und Massearm Xenon lagern kann.
Das sehe ich als eines der Teilprobleme wenn man relativ Schubstarke DS4G Triebwerke (siehe hier: http://www.esa.int/esasearch?q=ds4g)
einsetzt um große Nutzlasten im inneren Sonnensystem durch die gegend zu Schieben.
Mir schweben da Lösungen vor mit denen man Fracht von 500t+Treibstoff von einem LEO (oberhalb 200km) bis zum Mars schieben kann.
Es geht nicht darum das dies schnell, sondern vor allem mit relativ wenig Treibstoff möglich sein soll.
Bitte hier nur die Tankproblematik behandeln, also NICHT das Thema Solarpanelsysteme, Struktur, Strahlungsgürtel usw.

Eins der Problem sind hierbei die Tanks. Das was ich gelesen habe, ist das man dafür Drucktanks benötigt.
Ich vermute mal das die relativ viel Masse hätten.
Eine Idee von mir ist dabei folgende:
Soweit ich weiß werden Strukturen im All welche man sehr gut gegen die Sonneneinstrahlung schützt sehr kalt, geht das den soweit das man Xenon z.B. wie Sauerstoff so kalt in Tanks in den Weltraum befördern könnte, das hierfür kein richtiger Drucktank im All, sondern nur gut abgeschirmte Tanks nötig wären?

Das Tankvolumen sollte so groß sein das man darin vielleicht 120t Treibstoff unterbringen kann.
Der Tank soll nicht komplett drucklos sein, aber nur soviel Druck haben, das dieser ausreicht damit der Tank in Form bleibt.
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Mir schwebt ein Scheppersystem mit folgenden Daten vor:
Es geht hier aber NUR um die Tanks, wenn Interesse besteht mache ich noch weitere Themen auf.
Leermasse zwei Tanks a' 20m³ :3t
180x DS4g Triebwerke
a' 80cm und Schub 9N, bei 50km/s:  18t
Solarpanels für 50MW im LEO:      :  50t
Steuerung, Struktur,
Kopplung usw.                              :  12t
Summe Leermasse                        :  83t
Treibstoff                                       :  17t
Summe Betankt                             :  83t
Gesamt                                          :100t
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Treibstoff für Nutzlasttransfer       : 100t   (max. deltaV bei: ISP5k: 7,7km/s; ISP10k: 15,5km/s)
Schub in Erdnähe.                         : ISP5k=1800N; ISP10k=950N
Treibstoffverbrauch pro Tag         : ISP5k=3100kg;ISP10k=1550kg
Schub in Marsnähe (1,41AE)         : ISP5k=  900N; ISP10k=455N
minimales deltaV/Tag, LEO,700t   :  ISP5k=233,9m/s; ISP10k=117m/s
minimales deltaV/Tag, LMO,600t   : ISP5k=129,6m/s; ISP10k=64,8m/s
Treibstoff Rückkehr Schlepper       :  17t   (max. deltaV bei: ISP5k: 9,32km/s;   ISP10k: 18,7km/s)
Massekorrekturfaktor                    :700t/100t=7  hieraus folgt,
ISP bei ca. gleicher Beschleunigung:           (max. deltaV bei: ISP13,4k: 25km/s;  ISP27k: 50km/s)
Hinweis woher die 13,4k und 27k Werte kommen:
Die Rückkehrmasse um den Faktor 7 kleiner.
Bei gleicher Beschleunigung einer um den Faktor 7 kleineren Masse, kann bei gleicher Energie der ISP um den Faktor Wurzel(7)=2,646 erhöht werden,
wenn dafür der Massestrom um den gleichen Betrag reduziert wird.

Um die Gravitationsverluste klein zu halten, wird nur in Erdnähe beschleunigt, bei einem ISP von 5000s würde das etwa so aussehen würde (geschätzt):
Start, am Tag 0: min. 340km, max. 340km (Nahe ISS)
(das sind nur die Bahnelemente, es gibt natürlich keinen ganzen Bahnumlauf bei weitem Apogäum!)

Tag	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
Perigäum	370	400	430	460	490	520	550	580	610	640	670	700	730	760	790	820	850	880	910	940	970	1000	1030	1060	1090
Apogäum	750	1.250	1.750	2.300	2.900	3.600	4.300	5.150	6.100	7.150	8.250	9.500	11.000	12.800	15.000	17.500	20.800	24.500	29.500	36.000	45.000	59.000	80.000	120.000	220.000

Tag26: Fluchtgeschwindigkeit wird überschritten, vielleicht auch 1-2 Tage später.

Masse noch ca. 657t, die Steigerung der Beschleunigung wurde NICHT berücksichtigt.
deltaV/24h_(t=25Tag)=235m/s für ISP 5000s, Reserve ca. 4,54km/s
deltaV/24h_(t=25Tag)=120m/s für ISP10000s, Reserve ca. 9,08km/s
der Hinflug erfolgt auf der günstigsten Bahn, ist aber recht langsam (bis zu 210 Tage)
Die Rückkehr des Schleppers wird wohl erheblich schneller gehen, da dieser leer unterwegs ist und bei gleicher Beschleunigung  mit erheblich höherem ISP länger beschleunigen kann.
Falls das Schiff z.B. für 0,5AE  ausgelegt ist, kann man mit nochmal bis zum Faktor 2 höherem ISP beschleunigen, was es wohl zulässt das man vielleicht in weniger als 3 Monaten zurück ist.
Umgekehrt wäre damit auch ein sehr schneller Personentransport zurück möglich, falls man wenig (<50t) Fracht zurück mit nimmt.
Eine Hinreise ist ebenfalls viel schneller möglich, wenn der Rückflugtreibstoff vorher per Frachttransport erfolgt ist.

Xenon ist flüssig bei nur -112°C. Es läßt sich also leicht in flüssiger Form lagern und hat dann eine Dichte von fast 3,g/liter. Alles ideal für Lagerung. Unter Weltraumbedingungen läßt es sich leicht auf Dauer flüssig halten.

Daten aus Wikipedia und für die Dichte  in

http://www.unternehmensberatung-babel.de/industriegase-lexikon/industriegase-lexikon-a-bis-m/dichte-fluessiger-gase/xenon-dichte-fluessig.html

Einen großen Tank im Weltall bei -112°C kühl zu halten, erfordert eine Menge Energie und einen großen Radiator.

Besser ist Xenon bei ca. 45 bar und 0°C, da hat es eine Dichte von ca. 2000 kg/m^3, also das Doppelte von Wasser und kein so großer Kühlaufwand.

Das beantwortet meine Frage noch nicht, was passiert wenn man das Zeug im kalter Zustand bei vielleicht 1-3bar in einen Tank im Weltraum füllt den Tank gut isoliert und gegen jegliche Sonneneinstrahlung schützt. So ähnlich wie das James Web Teleskop.
Ich dachte immer das überall dort wo im All keine Sonne drauf scheint, wird es extrem kalt,
reicht das nicht um die Flüssigkeit so kalt zu halten das man mit ganz kleinem Druck auskommt?

Das mit den 3000kg/m³ ist schonmal Klasse, das sind dann gerade mal ca. 34m³ für 100t Treibstoff, oder um in einen Tankzylinder mit 3m Durchmesser zu lagern, muss der nur knapp 5m lang werden. Das ist ja echt winzig. Bei 1cm Allutank, sind das unter 2t.
Das bedeutet wenn SpaceX  einen XXL Träger mit 500t Nutzlast hat, bekommt man locker auf einen Schlag den Treibstoff für vier Nutzlasttransporten zum Mars in einem Flug ins All.

Nach euren Hinweisen habe ich die Tankmassen korrigiert, was zu verbesserten Zeiten bei der hin und vor allem bei der Rückreise führt.

Einen großen Tank im Weltall bei -112°C kühl zu halten, erfordert eine Menge Energie und einen großen Radiator.

Besser ist Xenon bei ca. 45 bar und 0°C, da hat es eine Dichte von ca. 2000 kg/m^3, also das Doppelte von Wasser und kein so großer Kühlaufwand.

Flüssigsauerstoff und Methan sind noch viel kälter, aus dem Gedächtnis so bei -180°C. Und die Aussage ist eindeutig, die lassen sich im Weltraum dauerhaft ohne Kühlung lagern. Ein Drucktank wäre teuer und schwer. Bei längerer Zeit im LEO wäre es schwieriger, weil die Erde Wärmestrahlung abgibt. Nur mit Wasserstoff klappt es so nicht.

 

Das ist eine gut Nachricht, dann lässt sich wohl auch Argon lagern, der ist dann interessant wenn man einen sehr hohen ISP benötigt aber nur kleine Tanks und Schub benötigt.