Dejando caer los propulsores externos y también todo el orbitador de 75-100 toneladas de la imagen, ¿habría el tanque en órbita por sí solo? Esto requeriría atornillar al menos 5, mejor 6, quizás incluso 9 SSME al fondo del tanque. Asumo 7 a continuación para la paridad con la aceleración inicial de medio G del transbordador.
Obviamente, estoy simplificando enormemente aquí: 26 toneladas de tanque vacío más 7 x 3,5 toneladas de motores son 50,5 toneladas juntas contra 735 toneladas de masa de combustible. La velocidad de escape a nivel del mar es de 3,6 km/s, y el vacío de 4,4, así que supondré 4 (¿con optimismo, con pesimismo? ) para alcanzar la órbita incluyendo la gravedad y la resistencia del aire es de 9,7 km/s.
Lo que obtuve es que me quedan al menos 20 toneladas para jugar con cosas como un arnés alrededor del fondo del tanque para conectar los motores, el equipo de control y la carga útil. ¿Cuál aparentemente dejaría al menos 10 toneladas de carga útil permitida?
Lo que las ecuaciones que utilicé ignoran por completo es el empuje inicial a la masa bruta de lanzamiento que seguramente afectaría la gravedad y la resistencia del aire. Con 6 SSME a ~21 toneladas y ~1116 toneladas de empuje agregado a nivel del mar, tendría un poco menos que la aceleración inicial del transbordador, aproximadamente 1,38, con 9 a ~32 toneladas, sería aproximadamente el doble que el transbordador. ¿Cuál es la suposición detrás del delta-v de 9,7 km/s en la página de Wikipedia en cuanto a la fracción de arrastre de aire/gravedad y la aceleración de lanzamiento inicial?
¿Qué tan lejos estoy con esta matemática descuidada?
EDITAR: ¿Alguien puede derivar el número óptimo de SSME que produce la mayor carga útil y compartir su lógica? Es arrastre de gravedad frente a fracción de masa seca frente a arrastre de aire: más motores significan menos arrastre de gravedad, pero peor fracción de masa y también arrastre de aire, ya que sería más rápido al principio en la atmósfera más baja y densa, y viceversa.
Lo que las ecuaciones que utilicé ignoran por completo es el empuje inicial a la masa bruta de lanzamiento que seguramente afectaría la resistencia a la gravedad. ... ¿Cuál es la suposición detrás del delta-v de 9,7 km/s en la página de Wikipedia en cuanto a la fracción de arrastre de la gravedad y la aceleración inicial del lanzamiento?
9,7 km/s está hacia el extremo superior de los requisitos de delta-v a la órbita. Varía con la aerodinámica (dominada por la relación masa-sección transversal, lo que favorece a los lanzadores más grandes) y con la aceleración inicial y el impulso específico (debido a la curva de aceleración y las pérdidas por gravedad).
En contra de la intuición, para la misma masa y empuje iniciales, un impulso específico más bajo produce un requisito de delta-v más bajo porque el cohete arroja masa más rápido y, por lo tanto, acelera más rápidamente (una explicación de este fenómeno está aquí en yarchive.net ; gracias al usuario Arris por encontrarlo).
Por lo tanto, su costo de ∆v para orbitar podría ser ligeramente más alto para su diseño totalmente hidrolox que para el transbordador con sus SRB de bajo impulso específico, pero 9,7 km/s sigue siendo probablemente una estimación conservadora.
Su análisis parece razonable dada su edición de 6 SSME. Parte de la masa de la carga útil sería consumida por la estructura de empuje y el adaptador de carga útil, pero estaría en el estadio de béisbol de 20 toneladas de carga útil con un objetivo de ∆v de 9,6 km/s. Probablemente querrá apagar algunos de los motores a medida que asciende; al 68% del acelerador, estaría tirando de más de 10 g en el agotamiento con los 6 disparos.
Tenga en cuenta que este diseño desecha el valor de una flota completa de SSME (costo moderno de alrededor de $ 50- $ 60 millones por SSME) cada dos lanzamientos.
Lex
prototipo
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