Учитывая, что самое сложное в запуске ракеты — это достижение тангенциальной скорости, горизонтальный запуск может дать нам дополнительное преимущество в соответствии с требованием дельты V.
Это невозможно сделать на Земле, так как атмосфера толстая. Но, поскольку атмосфера Марса тонкая, воспользуется ли SpaceX вращением Марса и запустится горизонтально?
Я пропускаю другие соображения для вертикального запуска.
В общем, гравитационные потери являются ключевыми. Пока вы разгоняетесь за пределами атмосферы, прежде чем вы достигнете орбитальной или космической скорости, вы боретесь с гравитацией.
На Земле это хуже, чем на Марсе, потому что это большая / плотная планета и, следовательно, большее значение для гравитации.
Это более очевидно при снижении для посадки. Каждая секунда, которую вы тратите на замедление, — это одна секунда, в течение которой гравитация Земли ускоряет вас вниз со скоростью 9,8 м/с. Таким образом, SpaceX при посадке ждет до последней секунды, чтобы замедлиться (в упрощении), поэтому сжигание трех двигателей более эффективно для посадки, чем сжигание одного двигателя. Он замедляется быстрее, тратит меньше времени на ускорение земной гравитации.
Для запуска та же идея. Вы хотите выйти из атмосферы (согласитесь, на Земле хуже, чем на Марсе), а затем сосредоточиться на скорости, чтобы добраться до орбиты, где, хотя Земля все еще ускоряет вас вниз под действием гравитации, вы теперь достаточно быстры, чтобы просто продолжать промахиваться мимо Земли, когда вы упасть, и вам больше не придется бороться с тягой.
Для настоящего горизонтального запуска требуется инфраструктура (взлетно-посадочная полоса), которой еще нет. Следующим лучшим способом является запуск вертикально и поворот космического корабля на более горизонтальный курс вскоре после запуска (это называется гравитационным разворотом, и он также используется на Земле).
Все визуализации BFR имеют посадочные опоры в нижней части сцены для вертикальной посадки/взлета.
Они планируют (или, по крайней мере, планируют в 2017 году) прямое возвращение на Землю без выхода на орбиту Марса. См. слайд под названием «Марсианская транспортная архитектура» в этой презентации .
Я изначально написал:
Учитывая это, единственной причиной, по которой не следует просто ускоряться вверх, является возможное небольшое преимущество от вращения Марса.
Мне было указано, что это неправильно. Мне потребовалось некоторое время, чтобы понять, почему. Главное, чтобы гравитация действовала, насколько это возможно, перпендикулярно вашей скорости, а не (анти-)параллельно ей. Таким образом, он меняет ваше направление, но не уменьшает вашу кинетическую энергию.
На экваторе вращение составляет около 0,3 км/с, так что при отсутствии атмосферы запуск горизонтально на восток в нужное время дня сэкономит столько. В более высоких широтах усиление меньше. Более или менее такой же выигрыш можно было бы получить, если взлететь вверх на несколько сотен метров над землей, а затем развернуться боком, что позволяет избежать необходимости в другом шасси.
С другой стороны, несмотря на низкую плотность, атмосфера Марса простирается довольно высоко и оказывает значительное сопротивление на высоких скоростях, поэтому дополнительное время, проведенное в ней, повлечет за собой снижение производительности. У меня нет цифр, чтобы быть уверенным в этом, но я подозреваю, что, как и на Земле, необходимо будет выбрать траекторию, которая уравновешивает желание использовать вращение и избежать гравитационного сопротивления с желанием покинуть большую часть атмосферы до того, как набирает слишком большую скорость.
ооо