¿Qué entendemos por etapas de cohetes?

Soy nuevo en el campo de los cohetes y el espacio, quería saber qué hacemos al agregar diferentes etapas a un cohete y se usa para qué, y si agregamos una segunda etapa, ¿podemos ponerle otro refuerzo?

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no encontre buena respuesta
Solo juega Kerbal Space Program
Escuché que la eficiencia de los motores de cohetes depende de la presión del aire, la velocidad, etc. Por lo tanto, se usan diferentes motores a diferentes altitudes.
@Argamidon Siguiente pregunta: ¿Por qué no se usa la puesta en escena de espárragos en la vida real?
@immibis Porque un FTX-2 de la vida real costaría más que unos pocos miles de dólares, agregaría un montón de desafíos de ingeniería no triviales y ciertamente pesaría más de 50 kg;)

Respuestas (2)

Para llevar un cohete al espacio, debes construirlo para que sea realmente liviano y contenga mucho combustible. Esto se llama fracción de masa: en la mayoría de los cohetes, más del 90% del peso inicial es combustible, el resto se divide en la estructura del cohete (motores, tanques) y la carga útil (el satélite que deseas lanzar).

Si construyes un cohete realmente grande, comienza con una buena fracción de masa, pero muy pronto esos tanques están casi vacíos y los motores empujan mucho peso que ya no se necesita. Es bastante difícil construir un cohete que tenga una fracción de masa lo suficientemente buena para llegar a la órbita con una carga útil decente.

Pero hay un atajo: si puede tirar los tanques vacíos, su fracción de masa mejora mucho. De esto se tratan las etapas: en lugar de construir un cohete realmente grande, construyes 3 más pequeños y los apilas uno encima del otro. Cada parte (etapa) tiene motores y tanques de combustible, y se desecha cuando sus tanques están vacíos.

Cuando haces esto, también puedes optimizar los motores: la segunda etapa tiene motores mucho más pequeños (= más livianos) que la primera etapa, porque empujan menos peso. Y puede modificar los motores para que funcionen mejor en el entorno en el que se encuentran (la primera etapa tiene que funcionar al nivel del mar, la segunda etapa puede optimizarse para operaciones a gran altitud o en vacío, esto cambia, por ejemplo, el tamaño de la boquilla del motor) .

Este es el Saturno V :

ingrese la descripción de la imagen aquí

Verá un escenario grande en la parte inferior y escenarios más pequeños en la parte superior. Después de 2 minutos y 40 segundos, la primera etapa está vacía y se desecha.

Muy buen gráfico!
El problema no es solo tirar los tanques vacíos, sino también los motores. Un tanque vacío pesa mucho menos que uno lleno, pero un motor acoplado a un tanque vacío pesará tanto como un motor acoplado a uno lleno.
"la segunda etapa tiene motores mucho más pequeños, porque empujan menos peso" Hay otra razón. Una vez que alcanza la velocidad orbital y sale de la atmósfera, ya no necesita preocuparse por la gravedad y la resistencia atmosférica, lo que significa que puede usar un motor con una relación empuje-peso muy baja. El motor de primera etapa debe tener una relación empuje-peso de al menos 1 por definición.
Sin embargo, no voy a explicar toda la ciencia espacial en esta respuesta. Es una introducción.

La principal limitación del rendimiento de los cohetes químicos es la cantidad de combustible que deben transportar para alcanzar altas velocidades. Para alcanzar velocidades cada vez más altas, debe transportar exponencialmente más combustible, ya que debe acelerar todo el combustible que necesita, así como la carga útil.

Al dividir un cohete en etapas, puede descartar parte del peso del tanque de combustible y motores innecesariamente grandes progresivamente durante el vuelo, lo que hace que el cohete sea más liviano y eficiente a medida que avanza.

Se puede encontrar más información en Wikipedia .

¿Qué entendemos por etapas de cohetes?
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