¿Cuánto combustible se necesita para el aterrizaje y el despegue de Marte?

Suponiendo que solo se trata de un aterrizaje propulsor, sin paracaídas, necesitaría alrededor de 3,8 kilómetros por segundo de Delta V ( del mapa a continuación ). Cabe señalar que la cantidad de Delta V requerida para aterrizar en un cuerpo desde la órbita es aproximadamente igual a la cantidad requerida para alcanzar la órbita. ^{Fuente de la imagen}

Para aterrizar: hay algo de aire en Marte que lo ralentizará un poco, por lo que 3,8 km / s de Delta V es un número aproximado que es más alto de lo que es en realidad. Como el arrastre debido a la resistencia del aire reducirá la velocidad del vehículo y, por lo tanto, requerirá menos Delta V para aterrizar.

Un factor importante para saber cuánto combustible necesitará realmente para realizar el aterrizaje es la eficiencia de los combustibles. Teniendo en cuenta el Apollo LEM que utilizó Aerozine 50 y N2O4 y obtuvo un ISP de 311 (3047 m/s), tenía una relación de masa de combustible a masa total de alrededor del 60 %. Pero la luna requiere mucho menos delta V para aterrizar que Marte. Entonces, un vehículo que funcione con los mismos combustibles (N2O4 y Aerozine) necesitaría una relación de masa de combustible de .72 a masa total. Sin embargo, esta relación realmente depende de la eficiencia del motor, ya que un motor más eficiente puede tener una relación más baja, pero un motor menos eficiente necesitará una relación más alta. .72 que se calculó a través de la ecuación del coheteno tiene en cuenta la resistencia del aire durante el aterrizaje (lo que ayudará en este caso). Entonces, un módulo de aterrizaje necesitaría como máximo una relación de .72 solo para un aterrizaje propulsor, despreciando la resistencia del aire.

Para llegar a la órbita desde la superficie: dado que la cantidad de Delta V requerida para aterrizar desde la órbita es aproximadamente la misma para ascender desde la superficie a la órbita, supondremos que se necesitan 3,8 km/s de Delta V. Es útil notar que este número está mucho más cerca de la realidad, ya que la resistencia del aire jugará un papel mucho menor en el ascenso que en el descenso. Usemos los mismos combustibles que el Apollo LEM una vez más y asumamos una eficiencia de 311s (3047m/s).

3800=3047ln(10/Mf)

La masa final en este caso es de alrededor de 2,8, lo que da un porcentaje del 72% (como se mencionó anteriormente) de la masa de combustible a la masa total para alcanzar la órbita de Marte. Esto es definitivamente más bajo de lo que realmente se usaría, ya que este es el mínimo indispensable para alcanzar la órbita, una vez en órbita, es posible que el vehículo necesite encontrarse y usar más combustible.

Una vez más, esta relación de .72 es solo para el motor de descenso LEM. Use un motor más eficiente y obtenga relaciones más bajas y viceversa.