Si estoy interesado en una misión de regreso de muestra a Ceres utilizando un paquete de tecnología de propulsión similar al de Dawn, ¿qué tipo de propulsión adicional se necesitaría para aterrizar y luego regresar?
Los cálculos en [1] y [2] arrojan que para lograr necesita 503 m/s, y para lograr 356 m/s. Dada la rotación libre en el ecuador de 94 m/s, necesita un V de 410 m/s para o 262 m/s para .
Mi pregunta es: además de las grandes cantidades de combustible extra para el viaje de regreso, ¿qué sistemas de propulsión serían apropiados para compensar este adicional? V. Hubiera pensado que son los 262m/s iniciales para lograr eso es prohibitivo, ya que una vez en órbita puede continuar usando propulsores de iones hasta se consigue. Entonces, qué tipos de tecnología son apropiadas para ese rango.
La masa húmeda de Dawn fue ~1300 kg y como por lo tanto, el empuje requerido para superar la gravedad es de 370 N (aunque esto aumentaría debido a los requisitos más altos de propulsor y sistema de propulsión adicional).
Para la minería de asteroides, me parece que una combinación de motores iónicos eficientes con un sistema de propulsión adicional para lograr se requiere.
Un cohete monopropulsor de hidracina tendría un impulso específico de alrededor de 230-240 segundos y, por lo tanto, una velocidad de escape de alrededor de 2000 m/s. La ecuación del cohete nos dice que para un delta-V de 262 m/s eso significa una relación de masa de aproximadamente 1,13, por lo que tal vez 130 kg de hidracina para una carga útil de 1 tonelada. La ventaja de un monopropulsor es la simplicidad y la fiabilidad. Una vez de vuelta en la órbita de Ceres, el motor de hidracina podría abandonarse, reduciendo la masa que necesita el motor de iones para volver a la trayectoria de retorno a la Tierra.
También necesitaría una cantidad bastante similar de propulsor para un aterrizaje suave. Los delta-V son mucho menores que la velocidad de escape, por lo que la "tiranía de la ecuación del cohete" aún no se aplica realmente.
Hay otras formas de diseñar la misión si esto es demasiado combustible, lo más obvio es que podría tener un módulo de aterrizaje y un orbitador y hacer que el módulo de aterrizaje lance una pequeña cápsula de muestras a la órbita donde el orbitador se acopla y lo lleva a casa. También podría cambiar a un motor más complejo como un bipropulsor, para un mayor impulso específico.