Tamaño de la correlación del cohete con su rendimiento.

Completando la respuesta de Hobbes, el usuario sol3tosol4 parece haber resuelto mi último malentendido.
Una simple edición de la cita de Elon, que sea una buena joya de información:

«Es la primera vez que el cohete [ITS] [... carga útil a LEO]
superará [en realidad] el tamaño físico [masa seca] del cohete»

A veces, Elon trata de "simplificar" sus explicaciones utilizando un lenguaje impreciso y, cuando lo hace, la gente tiende a pensar que se ha vuelto loco. La diapositiva 28 "Vehículos por rendimiento" tampoco tenía ningún sentido para mí, así que decidí pensarlo un rato. Esto es lo que pienso:

Cuando Elon presentó esa diapositiva, estaba tratando de transmitir tres piezas de información, y se confundieron.

La primera información fue la apariencia y el tamaño relativo de los diferentes vehículos de lanzamiento, que se copió de la diapositiva anterior.

La segunda información era el gráfico de barras, que mostraba la cantidad relativa de carga útil que cada lanzador podía enviar a la órbita terrestre baja (LEO). El gráfico de barras no necesita una escala vertical, porque es una cantidad relativa de carga útil. Por ejemplo, el ITS (Mars Vehicle) propuesto podría poner hasta 550 000 kg en LEO, y el Saturn V podría poner 135 000 kg en LEO. 550.000 dividido por 135.000 es aproximadamente 4,07, y la barra detrás del vehículo ITS es aproximadamente 4,07 veces más alta que la barra detrás del vehículo Saturno V. Los números de carga útil ya están impresos debajo de cada lanzador, pero el gráfico de barras hace que la carga útil relativa a LEO de cada lanzador sea visualmente obvia.

El tercer dato, que no estaba en la diapositiva pero que Elon describió, era la "carga útil máxima a LEO" de cada lanzador, en relación con la masa seca (la masa sin carga útil o propulsor cargado) del lanzador. Por ejemplo , el ITS ("Vehículo de Marte") puede elevar 550.000 kg a LEO, y la masa seca del cohete (de otras diapositivas) es de 425.000 kg, una proporción de 1,29: por primera vez, un cohete puede elevar en órbita más que su propia masa , lo cual es un logro notable. De los números que puedo encontrar, el Saturn V podría levantar 135.000 kg en LEO y tenía 241.000 kg de masa seca, una relación de solo 0,559 , el Falcon Heavy una relación de aproximadamente 0,67 y el Falcon 9 Full Thrust una relación de aproximadamente 0,86- muy bueno pero aún menos de uno. Lo que dijo Elon sobre esa métrica no tiene nada que ver con el gráfico de barras, y fue solo una coincidencia que la barra del Mars Vehicle fuera más alta que la imagen del cohete.

Lo que dijo Elon fue: "Es la primera vez que la barra de rendimiento de un cohete superará el tamaño físico del cohete". Cambie eso a "Es la primera vez que la carga útil de un cohete a LEO realmente excederá la masa seca del cohete", y tiene sentido. Preferiría que Elon no tratara de simplificar la terminología, ya que es confuso, pero creo que él piensa que es necesario cuando la audiencia no son todos diseñadores de cohetes. En otro momento de la charla, comenzó a hablar sobre el líquido de encendido TEA-TEB utilizado por los cohetes Falcon, pero cambió de opinión y se saltó esa parte.

Fuente r/SpaceX Official Mars Architecture Announcement/IAC 2016 Live Thread - Actualizaciones y discusión del usuario sol3tosol4

Las barras blancas son la carga útil en kg. Me parecen más o menos proporcionales, así que en ese sentido son precisos. El tamaño de las barras blancas frente a las dimensiones del cohete es engañoso. La barra de rendimiento es unidimensional. Los cohetes, en cambio, crecen en 3 dimensiones. Entonces, cuando compara un Falcon 9 con un Saturn V, la diferencia de rendimiento es mucho mayor de lo que sugiere la diferencia de altura. Si tuviera que hacer un gráfico del peso de despegue frente al peso de la carga útil para estos cohetes, obtendría un gráfico menos engañoso.

Ahora, existe una correlación entre el tamaño del cohete y el rendimiento. Pero esa correlación parece ser bastante lineal. Las etapas de cohetes de tamaños muy diferentes tienen una fracción de masa de alrededor del 95 % (es decir, el 95 % del peso de la etapa es combustible).