¿Puede un cohete más ligero levantar más que un cohete más pesado?

Consideremos dos vehículos de lanzamiento: "A" y "B". Si "A" tiene una masa húmeda mayor que "B", ¿implica esto que "A" tiene una mayor capacidad de carga útil para una órbita en particular, desde un sitio de lanzamiento en particular que "B"? ¿Es posible que "B" (un vehículo de lanzamiento más liviano) tenga una capacidad de carga significativamente mayor que "A" (un vehículo de lanzamiento más pesado)?

¿O hay alguna regla fija como "Un vehículo de lanzamiento más pesado que el otro definitivamente puede levantar más en comparación con el otro"? Creo que un vehículo de lanzamiento que tiene una mayor masa húmeda tiene una energía potencial más alta que un vehículo de lanzamiento más ligero en la plataforma de lanzamiento. Al usar la ley de conservación de la energía, afirmo que el cohete más pesado se eleva más en órbita que el más liviano. ¿Podría decirme si estoy en lo cierto o no? Si no, ¿por qué no deberíamos aplicar la ley aquí?

Además, ¿existen vehículos de lanzamiento de elevación mediana (pesada) más livianos (considerando la masa húmeda) que los vehículos de lanzamiento de elevación pequeña (mediana)?

¿Existen tales ejemplos en la vida real? En caso afirmativo, especifíquelos con los parámetros cuantitativos apropiados (masa húmeda, capacidad de carga útil, etc.) si es posible.

Sabes, esta pregunta sería mucho más clara si solo hablaras de proporciones de masa...

Respuestas (1)

En general, los lanzadores más pesados ​​pueden enviar más masa a LEO, pero como se describe en este control de calidad, la correlación no es muy fuerte . Las diferentes tecnologías de motores utilizadas en los cohetes modernos tienen diferentes compensaciones de masa/impulso/costo.

Un ejemplo particular es Delta IV Heavy versus Ariane 5 .

Delta IV Heavy tiene 733 toneladas en la plataforma, 28 toneladas a LEO, para una relación de masa de carga útil del 3,8%.

Ariane 5 ES es más pesado, con 760 o 777 toneladas (encontré cifras contradictorias), pero entrega menos masa a LEO, alrededor de 21 toneladas, una relación de masa de carga útil del 2,7%.

Delta IV Heavy utiliza únicamente motores de hidrógeno-oxígeno, que producen un impulso de alta masa específica , 360 segundos al nivel del mar. Ariane usa hidrógeno-oxígeno para el motor central, pero la mayor parte de la masa se encuentra en propulsores de cohetes sólidos, que brindan mucho empuje a bajo costo, pero tienen un impulso específico relativamente pobre, alrededor de 242 segundos al nivel del mar.

Creo que D4H tiene la relación de masa de carga útil más alta de cualquier lanzador actualmente en uso. En el extremo opuesto están los lanzadores que solo usan motores de cohetes sólidos, como el Minotaur IV con una relación de masa de carga útil del 2 %, o Vega con una relación del 1,8 %, menos de la mitad que el D4H. Por lo tanto, la capacidad de carga útil de dos cohetes diferentes de masa de lanzamiento similar puede variar en un factor de 2:1.

No sé si hay casos específicos de un lanzador de elevación pequeña que supere a un lanzador de elevación media, o de un lanzador de elevación media que supere a uno pesado, pero es teóricamente posible.