Se dice que un lanzamiento a la órbita requiere un Delta V de 9,3 a 10 km/s, y esto abarca la velocidad orbital, la resistencia del aire, la resistencia de la gravedad y la energía para elevar la altitud a la órbita terrestre baja. Pero me preocupan las estimaciones muy diferentes de la cantidad de Delta V que corresponde al término de altitud.
Para demostrarlo, considere los dos modelos físicos obvios y los números que producen. Primero, tenemos un "lanzamiento" perfectamente vertical de un cohete, como un cohete sonda o un vuelo suborbital. En segundo lugar, podemos ignorar la atmósfera de la Tierra e imaginar dos quemaduras para llegar a LEO. Suponiendo una órbita de 200 km:
Esa es una gran diferencia allí. Para el lanzamiento de un cohete real, ¿cuál es el modelo mental apropiado? Por un lado, las primeras partes del lanzamiento no están muy cerca de la horizontal. Pero por otro lado, la altura característica de nuestra atmósfera es como de 8 km, que es mucho menor que la altura de la órbita.
Si uno tuviera que dar una cifra aproximada de cuánto del presupuesto delta v se destina a elevar la altitud, ¿cuál sería una buena estimación?
Además, ¿la quemadura dura incluso media órbita? ¿Qué tan Hohmann-ish es el ascenso a la órbita?
¿Es un lanzamiento orbital más como un ascenso vertical o una Transferencia Hohmann?
Este es un falso dilema. Ninguno es correcto. Ambos de sus cálculos son incorrectos.
Su interpretación de ascenso vertical ignora que la velocidad al final del lanzamiento debe ser horizontal y de aproximadamente 7,8 km/s. Su interpretación de la transferencia de Hohmann ignora que la velocidad al comienzo del lanzamiento no es una velocidad horizontal de aproximadamente 7,8 km/s.
Suponiendo una Tierra sin atmósfera, sin rotación y delta Vs impulsivo, su ascenso vertical se puede arreglar agregando un delta V de 7.784 km/s al alcanzar la altura máxima. Esto da un delta V total de 9,733 km/s y un tiempo transcurrido de poco más de 4 minutos. Su transferencia Hohmann se puede arreglar agregando un delta V de 7.905 km/s a su quema impulsiva inicial. Esto da un delta V total de 8,027 km/s y un tiempo transcurrido de poco menos de 90 minutos.
El problema con los dos cálculos anteriores son las suposiciones de una Tierra sin atmósfera, sin rotación y delta impulsivo Vs. Un lanzamiento real tarda entre 8 y 11 minutos en completarse. El empuje es finito y más o menos continuo, y la trayectoria cambia gradualmente de puramente vertical en el lanzamiento a puramente horizontal en la inserción en órbita.
HopDavid
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