Rango de BFR como etapa única

Las representaciones del BFR para viajes tierra a tierra incluyen el refuerzo de la primera etapa. Creo que si solo vas balístico, la etapa superior tendría suficiente delta V para hacerlo solo, al menos para destinos más cercanos. Eso simplificaría mucho la operación. ¿Alguien puede calcular el rango que tendría como una sola etapa para un vehículo de pasajeros que no está en órbita?

Probablemente cero: las etapas superiores suelen tener motores optimizados al vacío y una relación de empuje a peso que apenas los sacaría de la plataforma de lanzamiento. En cuanto a la simplicidad, modificar una etapa superior para que funcione al nivel del mar sería un vehículo completamente nuevo que funcionaría simplemente reutilizando / produciendo en masa el lanzador orbital existente.
@QuentinClarkson, el BFS necesitará motores de aterrizaje a nivel del mar y se afirmó que los primeros vuelos de prueba serán "saltos" suborbitales sin el refuerzo.
@jkavalik, aunque los saltos suborbitales podrían realizarse con solo una pequeña carga de combustible a bordo. Me imagino que la segunda etapa del BFR con carga útil tendría un ∆v en el rango de 6000 m/s, mientras que el mínimo para un salto suborbital es algo así como 1400 m/s. Por lo tanto, es muy posible que, incluso con motores optimizados para vacío, pueda lanzarse cuando solo tiene un 25% de combustible y eso sería suficiente para recorrer 100 km, pero no lo suficiente para tener un alcance real. Los saltos suborbitales se vuelven mucho más caros en términos de ∆v si desea ir a cualquier lugar que no sea directamente hacia abajo.
@BlakeWalsh podría serlo. Pero, afaik, el principal problema con los motores optimizados al vacío es que las campanas podrían no sobrevivir al disparo atmosférico, no al rendimiento en sí. Y se muestra que el BFS tiene ambos tipos de motores (iirc 2SL + 4Vac en las imágenes)
@jkavalik No esperaría que los motores de aterrizaje fueran de mucha utilidad en el lanzamiento: en F9, un solo motor acelerado es más que suficiente para levantar un tanque casi vacío, pero se necesitan 9 motores a pleno rendimiento para salir de la plataforma de lanzamiento.

Respuestas (2)

De Elon Musk AMA en r/space

Comenzará con un barco a gran escala haciendo saltos cortos de unos pocos cientos de kilómetros de altitud y distancia lateral. Esos son bastante fáciles para el vehículo, ya que no se necesita un escudo térmico, podemos tener una gran cantidad de propulsor de reserva y no necesitamos los motores Raptor de espacio profundo de alta relación de área.

El siguiente paso será hacer vuelos de nave de velocidad orbital, que necesitarán todo lo anterior. Vale la pena señalar que BFS es capaz de alcanzar la órbita por sí mismo con poca carga útil, pero tener el BF Booster aumenta la carga útil en más de un orden de magnitud. La Tierra es el planeta equivocado para una sola etapa en órbita. No hay problema en Marte.

https://www.reddit.com/r/space/comments/76e79c/i_am_elon_musk_ask_me_anything_about_bfr/dodec8l/

Los Raptors de "vacío" o relación de área alta pueden operar a pleno empuje al nivel del mar. No recomendado.

https://www.reddit.com/r/space/comments/76e79c/i_am_elon_musk_ask_me_anything_about_bfr/dodhsw6/

Entonces, para fines de prueba, deberían ser posibles saltos incluso más largos si planean lanzamientos orbitales para ello. ¿Tal vez producirán boquillas de vacío "para probar" que serán más seguras de usar al nivel del mar?

Veamos si esto es posible. Hay 3 motores en la etapa superior del BFR que están clasificados para atmosféricos. Cada motor, a nivel del suelo, tiene unos 3 MN de empuje. El peso completamente cargado es de aproximadamente 1335 toneladas. La gravedad tira de esa masa con una fuerza de aproximadamente 12 MN.

En pocas palabras, la segunda etapa no puede despegar del suelo con el combustible completo. Podría despegar si no tiene una carga completa de combustible, pero eso limitaría severamente el alcance.

Me preguntaba acerca de los motores de vacío y la relación de masa drásticamente aligerada para el aterrizaje, así que pensé que podría no tener empuje de despegue. Pero esa habría sido una pregunta separada y pensé que simplemente tropezar con esta pregunta también respondería a esa.
1) ¿se requeriría incluso "completamente cargado"? Esta es una trayectoria suborbital, no un vuelo a Marte. Dado que su argumento se basa en la masa, es necesario conocer la masa requerida en lugar de maximizarla y restringirla a tres ( o quizás dos ) motores. 2) ¿El simple hecho de cambiar a boquillas más cortas no haría que los otros cuatro motores también fueran útiles para el despegue? No creo que sea un caso abierto y cerrado como este.
Recuerde que la segunda etapa está diseñada para lanzarse desde Marte y regresar hasta la superficie de la Tierra, incluido el aterrizaje propulsor. Si el problema es solo la longitud de la boquilla, creo que la respuesta a esta pregunta necesita un análisis más cuantitativo. Consulte, por ejemplo , space.stackexchange.com/a/8807/12102 Podría haber una longitud de boquilla intermedia o una combinación de longitudes. Creo que los motores son casi los mismos.
El peso en Marte es mucho menor, y se podría usar un motor de vacío en la superficie de Marte. En la Tierra, sin embargo, no es realmente una opción.
La referencia al lanzamiento de Marte que regresa hasta la superficie de la Tierra es un recordatorio de la capacidad sustancial en general, y ya tendría sistemas con capacidad de despegue como parte de su diseño. El peso también es mucho menor si no llena el tanque y el empuje es mayor si usa más motores, ergo, este argumento TTW no funciona.
Si tiene un número diferente de motores, ¿es la misma embarcación? Dije que si no estaba completamente lleno de combustible, podría despegar, pero no ir muy lejos. Supongo que unos cientos de kilómetros, pero se necesitaría un poco más de trabajo para averiguarlo.
Tiene seis (o siete) motores. No dije cambiar la cantidad de motores, solo acortar las boquillas de algunos de los existentes, ya que la máxima eficiencia en el vacío es una preocupación menor para este salto corto.
Asumí que se usaría la configuración de stock de 3 atmo y 4 motores vac. Más motores atmosféricos permitirían un mejor alcance, pero...
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