¿Qué tan rápido escapa el combustible de un cohete para que alcance la velocidad de escape de 11 km/s? fue una discusión activa y bien recibida! Siempre es emocionante cuando nos damos cuenta por primera vez de que un cohete puede ir mucho más rápido que su velocidad de escape.
El escape químico está en el rango de 2 a 4 km/s, pero las sondas del espacio profundo pueden obtener tal vez cinco (¿o diez?) veces esa velocidad de propulsión gracias a la puesta en escena.
Algunas de las sondas más profundas y rápidas han estado volando tanques de combustible para poder llegar lejos, luego reducir la velocidad lo suficiente como para ser capturados y luego hacer más maniobras durante años.
Pregunta: Sin contar las asistencias de gravedad y solo las maniobras de propulsión, ¿qué nave espacial ha tenido el mayor delta-v de propulsión total?
No sé si responder será más fácil si incluye todos los delta-v mirando desde la plataforma de lanzamiento, o solo delta-v una vez desplegados desde un cohete. El problema es que hay propulsores sólidos y se puede argumentar de cualquier manera si cuentan como etapa o como carga útil. Entonces, si tuviera que ofrecer orientación, diría que sea inclusivo. Comience desde el suelo, o mejor aún desde LEO, ya que LEO también incluye el lanzamiento desde el transbordador o la ISS.
Es casi seguro que el vehículo con la mayor separación post-booster Delta-v fue la nave espacial Dawn, ¡con una increíble velocidad de 11 km/s ! Dicho de otra manera, esa es la misma cantidad que el cohete que lo lanzó aproximadamente. Esto se debe a la naturaleza única de un motor iónico, que es mucho más eficiente que los cohetes químicos. Si fuera un cohete químico, tendría que ser un cohete químico por etapas, y realmente no he visto nada sobre eso, excepto las misiones de regreso a la luna. Los otros han sido módulos de aterrizaje atmosféricos, pero en realidad no tienen mucha potencia de cohete para aterrizar.
Cualquier contendiente usará un impulsor de iones para una misión de larga duración, o bien será puesto en una órbita muy energética desde la Tierra, si contamos eso. Como Dawn tenía los tanques de motor de iones más grandes jamás desarrollados, es casi seguro que es el ganador allí.
Si uno incluye la energía del cohete, veamos C3 y luego agreguemos cualquier delta-v más allá de eso. Las dos misiones más energéticas en términos de C3 fueron Parker Solar Probe ( 154 km²/s² ) y New Horizons ( 170 km²/s² ). El C3 de Dawn fue de 11,4 km²/s² . New Horizons tenía un delta-v posterior al lanzamiento de 290 m/s , y Parker Solar Probe era pequeño, aunque no puedo encontrar el número exacto, pero era pequeño. Voy a suponer los mismos 300 m/s.
Otros contendientes incluyen Cassini, con un C3 de 16,6 km²/s² y un delta-v de 2,4 km/s , y Juno con un C3 de 31,1 km²/s² . No puedo encontrar el Juno delta-v, pero debería ser inferior a 3 km/s. Vale la pena señalar que Cassini pudo lograr cambios orbitales dramáticos volando por Titán, del orden de 80 km/s .
Teniendo todo esto en cuenta, el delta-v de cada nave espacial definida como nave espacial solo delta-v + , dónde , la velocidad de escape de la Tierra. La última parte convierte la al delta-v efectivo, cuando se tienen en cuenta las pérdidas por arrastre atmosférico, arrastre de gravedad, trayectorias ineficaces, etc. Esta parece ser la forma más justa de calcular el delta-v efectivo. Teniendo todo esto en cuenta, el siguiente es el delta-v.
Incluso con esa métrica, parece que Dawn es una clara ganadora. Ese alto delta-v le permitió orbitar dos grandes asteroides diferentes.
Cabe destacar la misión Europa Clipper, que si se lanza en SLS tendrá un C3 de ~80 km²/s² y un delta-v de solo alrededor de 2 km/s. Se requeriría un módulo de aterrizaje Europa para tener mucho más delta-v de 4,3 km/s . Aún así, eso solo suma alrededor de 16,5 km/s a 18,8 km/s, Dawn sigue siendo el claro ganador.
-1 porque simplemente usando C3 uno también incluye asistencias gravitacionales, que no son propulsivas. ¿Puede enumerar el delta-v de propulsión para cada embarcación para hacer una comparación justa? Sus enlaces de New Horizon, por ejemplo, contienen "los requisitos delta-V posteriores al lanzamiento fueron superiores a 11 km / seg", pero no dice cuánto es de la asistencia de gravedad de Marte de febrero de 2009. Asimismo, New Horizons hizo una asistencia gravitatoria en Júpiter. La pregunta pide específicamente propulsor delta-v.
ikrasa