¿Cuánto delta-v tiene la nave espacial Orión?

La respuesta

Orion (con módulo de servicio) puede usar entre 1346 m/s y 1587 m/s de delta-v.

Aquí hay un mapa delta-v del sistema solar para tener una idea de cuánto es:

(Mapa Delta-v tomado de la página de wikipedia en delta-v )

Lo que sigue es la matemática para determinar esos valores.

Masa de la nave espacial

Masas de la cápsula:

• Masa Seca de la Cápsula: 9300 kg
• Masa húmeda de la cápsula: 10400 kg
• Cápsula Hidracina Masa: 1100 kg

Masas del módulo de servicio:

• Módulo de Servicio Masa Seca: 6185 kg
• Masa húmeda del módulo de servicio: 15461 kg
• Masa propulsora del módulo de servicio: 9276 kg

¿Más 659 kg de masa de integración? (Encontrado restando las masas de los componentes de la masa total inyectada en Wikipedia)

Masa total: 26520 kg

Masa total después de gastar módulo de servicio Combustible: 17244

Valores de masa de https://en.wikipedia.org/wiki/Orion_(spacecraft)

Rendimiento de motor

Propulsores de cápsula:

• Propulsores MR-104G
• hidracina
• Impulso específico : 220 s (en realidad no puedo encontrar el impulso específico de MR-104G, pero este valor parece bastante típico de los monopropelentes de hidracina)

Motor principal del módulo de servicio:

• Motor AJ10
• Oxidante de tetróxido de nitrógeno y combustible Aerozine50
• Impulso específico 319s

Las matemáticas

La ecuación del cohete es:

$\Delta v = \ln(\frac{wet\;mass}{dry\;mass}) \times g \times specific\;impulse$

Delta-v del módulo de servicio, con cápsula adjunta (Esta es, con mucho, la pieza más impactante):

$\ln(\frac{26520\, kg}{17244\, kg}) \times 9.8\, m/s² \times 319\, s = 1346\, m/s$

Delta-v de la cápsula sola:

$\ln(\frac{10400\, kg}{9300\, kg}) \times 9.8\, m/s² \times 220\, s = 241\, m/s$

Delta-v desde el módulo de servicio, luego la cápsula, quedándose unida:

$\ln(\frac{26520\, kg}{17244\, kg})\times 9.8\, m/s² \times 319\,s + \ln(\frac{17244\,kg}{16144\,kg}) \times 9.8\,m/s² \times 220\,s = 1488\, m/s$

Delta-v de la cápsula, luego el módulo de servicio, quedando conectado:

$\ln(\frac{26520\,kg}{25420\,kg}) \times 9.8\,m/s² \times 220s + \ln(\frac{25420\,kg}{16144\,kg}) \times 9.8\,m/s² \times 319\,s = 1511\,m/s$

Delta-v del módulo de servicio, luego expulsando el módulo de servicio y disparando la cápsula por sí misma:

$\ln(\frac{26520\,kg}{17244\,kg}) \times 9.8\,m/s² \times 319\,s + \ln(\frac{10400\,kg}{9300\,kg}) \times 9.8\,m/s² \times 220\,s = 1587\,m/s$

Tenga en cuenta que he ignorado las pérdidas de coseno de los propulsores de Orion disparando ligeramente fuera del eje (después de todo, las paredes de la cápsula están en ángulo), pero dudo que sean sustanciales.