¿Cuál es el mejor combustible para un módulo de aterrizaje?

Esto no tiene respuesta, bajo la estipulación de "La tecnología debe estar lo más cerca posible de nuestro nivel actual".

Su requerimiento es un SSTO, un buque de órbita a superficie a órbita totalmente reutilizable.

NO existe una propulsión de combustible químico posible que pueda lograr esto, en nada parecido al tipo de fracciones de masa que podemos lograr. Necesitaría hacer que su módulo de aterrizaje de 11000 libras sea capaz de alimentar 300000 libras de combustible (fracción de masa 99.5%) para lograr esto. ¡Y necesitaría poder aterrizar con aproximadamente el 90% de esa masa!

Combustible químico SO scratch.

La energía térmica nuclear avanzada podría hacer el trabajo, pero no hay forma de calzar un reactor lo suficientemente fuerte Y el blindaje para los pilotos Y el tren de aterrizaje y reingreso en un paquete de 11 000 libras. Ni siquiera en uno 50 veces esa masa. Los reactores de varios gigavatios son pesados , y eso es lo que necesitarías para lanzar SSTO desde la superficie de la Tierra.

Así que necesitas un milagro. Tome el concepto Skylon, haga que sus motores (que aún no existen) sean un 50% mejores/más fuertes/más livianos, invente algún milagro para el tren de aterrizaje, y es posible que pueda hacer que esto funcione.

Así que finalmente, tu combustible. Ya sea derivado del motor térmico nuclear o SABRE, será principalmente hidrógeno líquido y algo de oxígeno líquido para parte del régimen de vuelo.

De manera realista, necesitará avanzar en la tecnología entre 50 y 100 años más o menos. Permita un reactor de fusión semicompacto de baja radiación que se pueda usar como fuente de energía, hidrógeno como masa de reacción e hidrógeno acelerado por plasma de energía nuclear para su empuje.

Como se señaló anteriormente, no puede tener un módulo de aterrizaje de ese tamaño para un mundo del tamaño de la Tierra, los módulos de aterrizaje lunares de Apolo pesaban en seco alrededor de 9,500 libras.

Lo mejor que puedo verte haciendo con esa plataforma de tamaño es un módulo de aterrizaje unidireccional con un paquete móvil. El rover se despliega, recolecta algunas muestras (quizás algunos kilos) luego regresa al módulo de aterrizaje y lo descarga.

Una vez que las muestras están a bordo, la sonda se despliega e infla un globo de gran altitud con un transpondedor que debe llevar el módulo de muestra hasta aproximadamente 60-70 mil pies (suponiendo que la presión atmosférica es similar a la de la Tierra) con la carga útil suspendida al final de un largo línea.

¿Entonces? Necesitaría una segunda nave, con algún tipo de motor de respiración de 'aire' para descender en 'gancho' y recoger la carga útil, levantarla y luego usar cohetes para entrar en LEO. Por lo que sé, probablemente un tercer cohete para recuperar la carga útil de LEO.

Sin embargo, realmente querrías que esas muestras valieran la pena.

Si desea un vehículo de vuelo libre, como dijo MarvinKitfox, ningún combustible químico lo hará bajar y volver a subir en una sola etapa con la tecnología actual, la gravedad de la Tierra es demasiado fuerte. Pero dependiendo de lo que quieras hacer, puedes mirar Project Orion, que era un concepto propuesto para impulsar una nave espacial detonando pequeñas bombas nucleares detrás de ella. Sorprendentemente, en teoría eso debería funcionar. Obviamente, nunca se desarrolló por completo, pero debería poder despegar para orbitar desde la superficie de la Tierra, y supongo que, dado su rendimiento, también podría aterrizar desde el espacio y luego despegar nuevamente. Obviamente, hay algunos problemas con la radiación, así que no aterrices cerca de áreas habitadas. Y no sé si el principio se puede reducir a su tamaño de módulo de aterrizaje, es posible que necesite una nave mucho más grande. Pero aparentemente podría haber sido desarrollado con la tecnología actual. (Aunque como nadie lo hizo, no podemos estar 100% seguros).

En cuanto a los futuros combustibles, un candidato teórico al que podría echar un vistazo podría ser el hidrógeno metálico .

Otra opción más realista si desea mirar más allá de un vehículo de vuelo libre sería un ascensor espacial . Eso es casi posible con la tecnología actual, solo necesitamos poder hacer nanotubos de carbono mucho más largos y hacerlo económicamente. O podría echar un vistazo a otros sistemas de lanzamiento espacial sin cohetes que puedan satisfacer sus necesidades.