Aerodinámicamente: ¿puede un cohete tener más de 30 metros de diámetro?

Los diseños pasados ​​y actuales de lanzacohetes tienen diámetros de hasta 8-10 metros (Saturn-5, N-1, SLS, BFR), hasta 13-14 metros para la dimensión de sección transversal máxima para Space Shuttle y Energia-Buran ( lanzador+orbitador).

tengo curiosidad:

Teóricamente, por razones aerodinámicas, ¿puede un lanzacohetes tener un diámetro de 30 metros o más? ¿Habrá alguna dificultad insuperable con el flujo de aire o algo más? Se supone que un cohete se lanza desde el nivel del mar en la atmósfera de la Tierra.

Conozco dos proyectos de lanzadores con diámetro superior a 20 metros:

Sea Dragon (diámetro 23 metros)

UR-900 (diámetro 28 metros)

Ambos nunca estuvieron cerca de la implementación, y no sé qué tan maduros fueron estos proyectos en aerodinámica.

La propuesta de refuerzo de mayor diámetro que conozco fue el Chrysler SERV. Tenía 29 metros de diámetro en la base. en.wikipedia.org/wiki/Chrysler_SERV Era un candidato para ser seleccionado para el diseño del transbordador espacial y habría sido completamente reutilizable. Era... diferente... pero no se consideraba impracticable AFAIK.

Respuestas (2)

En igualdad de condiciones, si mantiene las proporciones largas y puntiagudas básicas del diseño de un cohete, la aerodinámica en realidad mejora a medida que el cohete se hace más grande.

La fuerza de resistencia del aire crece generalmente con el cuadrado de la escala lineal, al igual que los efectos de arrastre de la superficie. Sin embargo, esas fuerzas trabajan en contra de la masa total del vehículo, que tiende a crecer como el cubo de escala lineal. Así, cuanto más grande es el cohete, menor es el impacto relativo de la aerodinámica sobre él.

El tamaño de los cohetes construidos hasta ahora ha sido principalmente una función de la logística de construcción y transporte, y la demanda del tamaño de la carga útil, no de la aerodinámica.

Al igual que la resistencia, el espacio para los motores y las toberas en la parte inferior solo se escala como el cuadrado, por lo que el crecimiento de la masa como el cubo podría ser un problema. Sin embargo, afortunadamente, la pregunta no se refiere a motores o empuje.
Bueno, mierda, voy a tener que revisar mis respuestas de "qué tan grandes pueden llegar a ser los cohetes" a la luz de eso. Creo que no sería un problema insuperable a 30 metros de diámetro: podría ensanchar la base de la primera etapa y usar principalmente boquillas sin cardán (por lo tanto, que ahorran espacio) con algunas cardan en el exterior para vectorización de empuje, y/ o agregue anillos de refuerzo desechables a la Atlas.
El trabajo de un científico espacial nunca termina.

Claro, no hay ninguna razón en física por la que los cohetes no se amplíen. Solo necesitas un cohete realmente alto para llegar a un diámetro de 30 m (los cohetes deben ser mucho más altos que anchos para obtener una aerodinámica decente).