¿Por qué el cohete indio PSLV tiene pequeños impulsores?

¿Por qué se usarían estos en lugar de solo usar una primera etapa más grande?

El flejado de propulsores de diferentes tamaños permite la variación en la masa de la carga útil sin rediseñar la primera etapa. El PSLV ha volado sin (PSLV-CA), pequeños como se muestra (PSLV-G) o grandes (PSLV-XL) propulsores sólidos.

• PSLV-CA (sin impulsores): puede entregar 1100 kg a una órbita sincrónica solar de 622 km
• PSLV-G (pequeños impulsores): puede entregar 1678 kg a una órbita sincrónica solar de 622 km
• PSLV-XL (propulsores grandes): puede entregar 1800 kg a 622 km en órbita sincrónica solar

Fuente: Wikipedia

Imagen suministrada por Ohsin a través de un comentario, muchas gracias.

¿Por qué hay un refuerzo aún más pequeño en la parte delantera?

El "booster aún más pequeño en la parte delantera" no es un booster. Es un tanque que contiene el fluido utilizado en el sistema de control de vector de empuje que se encuentra en la parte superior de un módulo del sistema de control de reacción (RCS).

Referencia: La misión PSLV-C2

Contiene perclorato de estroncio. El sistema se llama Control de Vector de Empuje de Inyección Secundaria (SITVC). Lea más sobre esto aquí . Esta imagen muestra la unión entre el tanque y el módulo RCS.

Esta es la tubería del sistema SITVC alrededor de la boquilla del motor de primera etapa.

Algunas variantes del lanzador US Titan usaban un sistema TVC similar incluso en los tanques laterales, como se explica en esta respuesta .

La respuesta ya publicada es excelente. Todo lo que quiero agregar es una pregunta de seguimiento que tal vez quiera hacer y mi respuesta.

P: Bien, esos en particular no son refuerzos. Pero, ¿alguna vez tendría sentido usar muchos impulsores pequeños en lugar de uno grande?

R: Sí, por dos razones principales.

Uno es el gasto extremo de todo lo relacionado con los vuelos espaciales y el enorme riesgo que implica desarrollar algo nuevo. Si tiene un montón de cosas que ha usado en el pasado, es más rápido, más barato y más seguro juntar algunas de las cosas viejas probadas que intentar diseñar un nuevo motor y esperar que no explote. en su vuelo inaugural. Una lógica similar se aplica al grado de falla. Si tiene un motor y no arranca, no irá al espacio hoy; pero si tienes ocho y uno no arranca, aún puedes seguir tu camino.

Dos es la forma en que funcionan los motores de cohetes sólidos. Con un cohete líquido, puede controlar el empuje durante el vuelo cambiando la velocidad y la mezcla a la que quema el propulsor, y puede apagarlo cuando lo desee (aunque algunos diseños no se pueden volver a encender), pero eso los hace mucho más complicado que un sólido. Sin embargo, un cohete sólido quema todo su interior y no se puede cambiar ni detener. Puede tener una variedad de perfiles de empuje --- es decir, la forma de la curva de empuje contra el tiempo --- construidos en fábrica, eligiendo la forma de la superficieque quema; pero una vez que se le da forma al combustible, ese es el único perfil de empuje que tendrá. Cuando observa su conjunto de impulsores disponibles, puede descubrir que el grande generará su empuje en los momentos equivocados, mientras que los más pequeños se ajustan mejor a su plan de cuánto empujar y cuándo.

También hay que tener en cuenta que una órbita no es una posición fija; está continuamente acelerando y moviéndose muy rápido (7 u 8 km por segundo en órbitas bajas, o 'solo' 3 km/s en las geosincrónicas), cayendo y cayendo para siempre en una trayectoria muy cuidadosamente elegida que debe mantenerse sin necesidad de repostar . Alcanzar la órbita deseada requiere no solo llegar al lugar correcto, sino llegar allí con la velocidad correcta, en magnitud y dirección, o su misión fracasará. Si llega al lugar correcto, pero va demasiado lento o demasiado vertical, puede caer de nuevo; si va demasiado rápido, es posible que no regrese para dar otra pasada (la velocidad de escape de la tierra es de 11 km/s). Esta es una gran parte de por qué los sólidos a menudo se consideran impulsores y por qué las etapas superiores en su mayoría tienen que ser líquidas. Si solo tienes cohetes sólidos, y quiere variar la masa de lo que está lanzando, o quiere variar la órbita en la que termina, entonces tiene que volar en un tipo particular de trayectoria ineficiente que intencionalmente quema la cantidad justa de combustible extra en auto- cancelar maniobras que no tienen sentido a menos que comprenda que los sólidos no se pueden detener, por lo que debe descargar el exceso de delta-V en algún lugar. Las etapas inferiores son de alto empuje continuo con un control tosco, solo para que despegues del suelo y te lleves al espacio; las etapas superiores son de bajo empuje intermitente con un control fino, para llevarte desde donde sea que termines a la órbita correcta que realmente deseas. En lugar de usar un motor demasiado grande y correr el riesgo de pasarse de la raya, un grupo de motores más pequeños puede acercarlo a la respuesta correcta con menos complicaciones al final.