¿Cuál es el mayor número de etapas, incluidas las etapas fraccionarias?

Falcon 9 claramente tiene dos etapas, pero el Electron de dos etapas más pequeño tiene una "etapa de arranque", por lo que algunos podrían llamarlo 2.5. La pregunta ¿ Beneficios cuantitativos de la caída del motor de Atlas II o la puesta en escena 1.5? y ¿Habría alguna ventaja para un cohete con dos “medias etapas”? lidiar con medias etapas también, y contar etapas es incluso un desafío en CZ-5 más YZ-2 poner SJ-17 en GEO: ¿tercera etapa o nave espacial separada?

Sin embargo, hay varias preguntas aquí sobre la etapa única a la órbita (SSTO) y el sentimiento es que este sería un buen objetivo para un futuro vehículo de lanzamiento. Saturno V tuvo tres etapas y algunos han argumentado aquí que son más de tres si cuentas toda la misión.

Pregunta: ¿Por qué existe una gama tan amplia de números de etapas, incluidas las etapas fraccionarias?

Estás haciendo tres preguntas diferentes aquí. Debes tratar de preguntar solo uno en cada publicación.
@uhoh muy bien hecho.

Respuestas (2)

En realidad, no hay tantos recuentos de etapas diferentes, pero la variación se debe a que las diferentes misiones tienen diferentes requisitos de delta-v y las diferentes tecnologías de propulsión producen diferentes cantidades de delta-v por etapa.

La definición de “media etapa” no está del todo clara. Se usa principalmente para referirse a la estrategia Atlas y Atlas II de dejar caer motores pero no tanques; a veces también se usa para describir el uso muy común de propulsores que se encienden simultáneamente con una primera etapa pero que tienen un tiempo de combustión significativamente más corto y se dejan caer antes de que se queme la primera etapa.

El tamaño del escenario no lo convierte en un medio escenario. Las etapas superiores siempre son más pequeñas que las etapas inferiores, normalmente en una relación de masa de alrededor de 1:4 o 1:5. Si tiene dos etapas más una "etapa de patada pequeña", tiene tres etapas, punto.

Saturno V usó dos etapas (y un poco de la tercera) para alcanzar la órbita terrestre y necesitó la tercera para ir a la Luna. La carga útil habitual del Saturno V era Apolo, que constaba de dos naves espaciales: el CSM de una etapa y el LM de dos etapas. Por lo tanto, la pila completa de Saturno-Apolo incluía seis etapas, pero Saturno V debe considerarse como un cohete de tres etapas.

Las etapas "dos mitades" y las etapas semisuperiores propuestas en las preguntas recientes en realidad no existen.

Los lanzadores modernos de combustible líquido diseñados para enviar cargas útiles a LEO oa la órbita de transferencia geosíncrona generalmente tienen dos etapas. A veces se agregan refuerzos a la primera etapa; si los propulsores y el núcleo se encienden al despegar, es discutible si cuentan como una etapa adicional o como parte de la primera etapa. Si el núcleo no comienza con la ignición a nivel del suelo, los impulsores son la primera etapa, la segunda etapa central, como en Titan III (pero los Titan III-IV con SRB generalmente se refieren a los impulsores como "etapa cero" para evitar tener para cambiar el nombre de la primera etapa del Titan II).

Los lanzadores que se basan principalmente en etapas de combustible sólido y algunos cohetes de combustible líquido más antiguos tienen un impulso específico demasiado bajo y/o una masa seca de etapa demasiado pesada para alcanzar la órbita terrestre utilizando solo dos etapas, por lo que tienen tres o incluso cuatro etapas.

Como referencia histórica, mencionaré la pregunta ¿ Cuentas de etapas más altas en lanzadores reales? y la respuesta allí que divide la pila Saturno V - Apolo - LEM en seis "etapas".
En mi opinión, la “pila de Saturno V-Apolo” incluye seis etapas; el “lanzador Saturno V” es un cohete de tres etapas. Su furgoneta tiene cuatro ruedas incluso cuando su motocicleta está en ella.
@RussellBorogove: Por otro lado, la mayoría de las camionetas no funcionan con una rueda a la vez y la dejan caer cuando se agota.
Es posible que su furgoneta no...

Sin embargo, hay varias preguntas aquí sobre la etapa única a la órbita (SSTO) y el sentimiento es que este sería un buen objetivo para un futuro vehículo de lanzamiento.

El objetivo final es poder reutilizar todo el vehículo de lanzamiento, porque eso tiene el potencial de ser mucho más barato que tener que construir un nuevo cohete cada vez.

Una de las formas de hacerlo es un vehículo SSTO. Ha habido muchos estudios para vehículos SSTO alados. Si necesita un ala para aterrizar el vehículo como un avión, también puede usar esa ala durante el despegue.

El problema con SSTO alado es que está al límite de lo posible:

  • Con todos los tipos de motores disponibles en la actualidad, se necesita una estructura muy ligera pero grande: la carga útil y las fracciones de masa estructural deben ser bajas.
  • esto incluye un escudo térmico que tiene que ser fácilmente reutilizable, pero ligero.
  • muchos SSTO se diseñaron en torno a un motor que puede usar aire ambiental en altitudes bajas y luego cambiar a trabajar como un motor de cohete en altitudes elevadas. Este es un concepto difícil de poner en práctica correctamente.

Entonces, para que un SSTO funcione, necesitaría invertir grandes cantidades de I + D, y tomaría mucho tiempo recuperar esos costos, incluso si su vehículo fuera tan barato como prometió. Esa cantidad de dinero simplemente no estuvo disponible en la industria espacial en ningún momento después del programa Apolo.

Luego, SpaceX demostró que es posible aterrizar una etapa de cohete sin usar alas, aterrizando verticalmente usando los motores del cohete. Esto abrió un nuevo camino hacia la reutilización sin recurrir a SSTO.

Solo para agregar: Virgin Orbit LauncherOne y otros sistemas sustituyen un avión por la primera etapa, por lo que estrictamente no es SSTO y potencialmente no reutilizable, sino un enfoque diferente a la etapa alada inicial.
Los de lanzamiento aéreo son, en mi humilde opinión, más como una plataforma de lanzamiento voladora que una primera etapa. El incremento de velocidad desde el avión es minúsculo.
Como es la altitud (recordando que la órbita es rápida, no alta)