¿Qué tan raro es en el siglo XXI usar cinco etapas para llegar a LEO, especialmente para una carga útil de baja masa?

El comentario de @BobJacobsen sobre el misil MX (y las protestas) en la década de 1980 me hizo hacer clic en Wikipedia, lo que me llevó a los lanzamientos de Minotaur IV , el más reciente de los cuales parece ser ORS-5 o "SensorSat", una nave espacial de aproximadamente 140 kg. construido por el MIT para "vigilar a GEO".

Se ejecutó en una configuración de 5 etapas, utilizando un motor Orion 38 adicional para poner ORS-5 en una órbita ecuatorial.

Esta configuración normalmente habría sido de cuatro etapas, la etapa adicional fue necesaria para que el delta-v hiciera un cambio de plano LEO ecuatorial.

Resulta que hice una pregunta anterior sobre este lanzamiento: ¿Qué cambio de inclinación podría proporcionar el motor Orion 38 de quinta etapa ORS-5 (SensorSat)? :

La captura de pantalla y la cita en bloque a continuación son de la actualización de la misión de Orbital ATK: Minotaur IV ORS-5 Launch . ORS-5 o "SensorSat" es una demostración de tecnología para una clase de satélites que se ubicarán en LEO y vigilarán el cinturón GEO en busca de "escombros" que sospecho que significan bromas o algo peor. ORS-5 se asentará en un LEO ecuatorial de 600 x 600 km.

Vea esa pregunta y la respuesta allí para varios enlaces más.

Pregunta: En el siglo XXI más o menos, ¿con qué frecuencia se utilizan cinco etapas para poner una nave espacial relativamente ligera en órbita terrestre baja? Incluso para una carga útil pesada, ¿es bastante raro usar cinco etapas distintas para LEO?

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Respuestas (1)

5 etapas es extremadamente raro, tanto en el siglo XX como en el XXI. La mayoría de los lanzadores modernos son de dos etapas a la órbita, a veces con una tercera etapa para la transferencia a la órbita geosíncrona, o impulsores agregados que se disparan simultáneamente con la primera etapa para aumentar la capacidad de carga útil.

Es casi seguro que cualquier lanzador LEO de 4 o 5 etapas se basará en cohetes sólidos en lugar de líquidos. El delta-v para una etapa de lanzador determinada es directamente proporcional al impulso específico de los motores y secundariamente afectado por la relación de masa de la etapa (es decir, la fracción de la masa de la etapa que es propulsor en lugar de tanque y estructura); los sólidos tienen aproximadamente la mitad del impulso específico de los motores de hidrógeno-oxígeno y peores proporciones de masa que los motores de queroseno. Por lo tanto, una etapa líquida puede lograr fácilmente casi el doble del rendimiento delta-v que una etapa de cohete sólido; dado que delta-v desde el lanzamiento hasta la órbita es casi independiente de cualquier otra cosa, simplemente necesita apilar más etapas para alcanzar la órbita en sólidos.

ASLV y Minotaur V tuvieron cinco etapas.

Me pregunto si este es, de hecho, el único ejemplo en el siglo XXI. ¡Gracias por tu perspectiva!
Con la salvedad de que la definición de "escenario" es algo confusa, es el único orbital moderno de 5 etapas que conozco. Puedes ver Saturno V/Apolo como 6 etapas...
El lanzador ASLV de la India puso en órbita 150 kg en 5 etapas sólidas, pero voló por última vez en 1994.
Parece que pertenece a tu respuesta.
¿Cuál es la ventaja de usar 5 en lugar de 2 o 3 etapas?
@JoeJobs Más etapas = más puntos en los que descarta peso muerto (tanques de combustible vacíos/carcasas sólidas de cohetes). Esto significa una mejor relación de masa de carga útil, pero hay rendimientos decrecientes debido al peso de las etapas intermedias y los motores adicionales. Para los cohetes de combustible líquido, los tanques son livianos y de alto impulso específico, por lo que la penalización del peso del tanque es mínima, por lo que 2STO es la solución de referencia moderna habitual. Los sólidos tienen cubiertas más gruesas (por lo tanto, mayor masa seca) y un impulso específico más bajo, por lo que es más difícil obtener mucho ∆v de cada etapa, por lo que usan más etapas.
¿Qué tan raro es en el siglo XXI usar cinco etapas para llegar a LEO, especialmente para una carga útil de baja masa?
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