¿Por qué los cohetes de aborto de lanzamiento no utilizados se desechan en lugar de usarse para aumentar el empuje?

El empuje del Sistema de Escape de Lanzamiento (LES) puede parecer significativo, pero el impulso total no lo es (es decir, se queman por un tiempo tan corto que en realidad no pueden impartir mucho delta-V, especialmente no mientras la nave espacial aún está en movimiento). unido a su cohete portador alimentado principalmente). Cuanto más tiempo permanezca el LES unido a la nave espacial, más impulso desperdiciará el cohete portador acelerando la masa del LES hacia la velocidad orbital.

Ahora, sí, probablemente haya un punto óptimo, quizás después de la separación de la primera etapa, por lo que la masa del cohete portador es menor, al disparar el LES con él todavía conectado a la nave espacial y luego desechar el LES (quizás con lo último de su empuje) , produciría algún beneficio. Sin embargo, esto es probablemente menos seguro que simplemente tirarlo por la borda. El LES es un sistema de emergencia; es tan seguro como puede ser, por supuesto, pero su diseño exige un funcionamiento instantáneo, potente y fiable; todos esos valores se compensan, hasta cierto punto, con la operación segura . Si el LES hace que la nave espacial no sea apta para el espacio, eso es aceptable para el uso previsto (esa nave espacial está pasando por un mal momento y no irá al espacio hoy de todos modos), pero obviamente sería inaceptable como parte del proceso normal de lanzamiento.

De hecho, la interfaz entre la nave espacial y la etapa superior del cohete portador podría no estar diseñada para tolerar tensión en absoluto (después de todo, en operación normal, solo experimentará compresión o caída libre), y el LES es, por su diseño, tratando de acelerar la nave espacial más de lo que la acelera el propulsor, por lo que habrá tensión [*] (en teoría, cualquier escenario que active el LES también debería activar MECO, pero no puede asumir que los motores principales están bajo control en ese tipo de escenario tampoco, por lo que el LES tiene que ser capaz de alejar la nave espacial incluso bajo la quema completa del propulsor).

Dados esos riesgos, definitivamente no parece que valga la pena intentar obtener algunos m/s adicionales (cuando se tiene en cuenta la masa del cohete portador) disparando el LES como parte de un proceso de ascenso estándar.

[*] Como señala @TooTea, en realidad mucha tensión. Si el LES genera 14 g de aceleración, mientras que el cohete portador genera como máximo 4 g, será un choque de tensión masivo y abrupto de 10 g que golpeará la interfaz de carga útil. ¡Definitivamente no es algo que desee tener en cuenta en el funcionamiento normal! Incluso si es posible hacerlo de manera segura sin afectar el LES en escenarios de aborto, cualquier masa que agregue a esa interfaz para reforzarla proviene directamente de su presupuesto de masa de carga útil. Todo por unos pocos cientos de miles (en el mejor de los casos) lb*s de impulso, perdidos en el ruido de lo que proporcionan los cohetes portadores.

El empuje del cohete de escape de lanzamiento Apolo fue insignificantemente pequeño en comparación con el empuje de la primera y segunda etapa de Saturno V. El tiempo de combustión del sistema de escape de lanzamiento también fue insignificantemente pequeño.

• primera etapa 7.891.000 lbf (35.100 kN) nivel del mar, tiempo de combustión 168 segundos;
• segunda etapa 1.155.800 lbf (5.141 kN), tiempo de combustión 360 segundos;
• tercera etapa 232.250 lbf (1.033,1 kN) de vacío, tiempo de combustión 165 + 335 segundos (2 quemaduras);
• cohete de escape de lanzamiento 155,000 lb de empuje, tiempo de combustión de solo 4 segundos.

Entonces, la primera etapa tenía 50 veces el empuje y 42 veces el tiempo de combustión del sistema de escape de lanzamiento. La segunda etapa 7,5 veces de empuje y 90 veces el tiempo de combustión.

El ángulo entre esos chorros de escape del cohete de escape era necesario pero ineficiente.

El peso y la complejidad de usar el sistema de escape de lanzamiento niegan cualquier ventaja.

• Utilizar el cohete LE tal y como fue diseñado, es decir, dar una ráfaga breve y potente, habría significado reforzar los acoplamientos entre la cápsula y el lanzador, y reforzar el lanzador para poder soportar esa fuerza. Agregar fuerza significa agregar peso, y muy bien podría significar más peso para usar el cohete LE de lo que valdría
• Rediseñar el cohete de escape de lanzamiento para producir una ráfaga más larga y menos poderosa significaría agregar menos peso al lanzador, pero requeriría una complejidad adicional para el cohete LE, por lo que podría tener un modo de bajo empuje y un modo de ráfaga. La complejidad agrega peso y riesgo: el lanzador tiene que funcionar absoluta y positivamente cuando sea necesario

Agregue a eso que el empuje utilizable real del cohete LE es insignificante, no es mucho para empezar, pero aún se necesitará una gran cantidad para alejarlo del cohete.