Где оптимальное место для запуска полезной нагрузки в космос?

Воображаемый сценарий : США, Россия, Китай, Европа, Индия и все частные космические компании объединяют ресурсы для устойчивой программы исследования космоса за пределами Земли. Они могут выбрать любое место на Земле для запуска своей новой программы.

Вопрос : С точки зрения энергетики, какое место на Земле наиболее оптимально для запуска ракет?

Будет ли стартовая площадка на горе Чимборасо (1° 28′ 9″ ю.ш., 78° 49′ 3″ з.д.) самой эффективной стартовой площадкой на Земле с точки зрения дельта-V? Или расстояние от центра Земли не сильно влияет на энергию, необходимую для запуска полезной нагрузки в космос?

Примечание : я понимаю, что строительство стартовой площадки на горе и отправка ракет на гору само по себе не очень эффективно, но мне просто любопытно.

Повторное открытие в соответствии с повторным голосованием (устарело) и комментариями (поскольку удалено как устаревшее) о том, что этот вопрос касается не только высоты и атмосферного сопротивления, обсуждаемого в разделе «Влияние атмосферного сопротивления на запуски ракет и преимущества высотных стартовых площадок» . Это тесно связано, но это не дубликат предложенного. Я бы предложил отредактировать вопрос, чтобы прояснить эти моменты, чтобы избежать его повторного закрытия в будущем. Спасибо!
Каямбе был бы лучше, чем Чимборасо - вершина Чимборасо немного дальше от центра Земли, но вершина Каямбе дальше от оси Земли (из-за ее более близкого расположения к экватору - на самом деле экватор проходит через южный фланг Каямбе), чем вершина Чимборасо, и, следовательно, движется быстрее, чем Земля вращается.

Ответы (1)

Экватор имеет преимущество, так как движется со скоростью около 0,47 км/сек. Другие точки земной поверхности движутся с этой скоростью * cos(широта). Так, например, Космический центр Кеннеди на широте 28º движется со скоростью 0,47 км/с * cos(28º), что составляет 0,42 км/с. Таким образом, экваториальный космический центр Французской Гвианы имеет преимущество над KSC на 0,05 км/с.

Что касается горных вершин, таких как Чимборасо:

6,4 км — это примерно 1/1000 земного радиуса. Итак, если мы выберем радиус Земли в качестве единицы длины, это будет 1 против 1,001.

Ускорение силы тяжести грамм М / р 2 . 1 / 1.001 2 знак равно 0,998 . Таким образом, гравитационное преимущество составляет около 0,2%.

Так называемая центробежная сила ю 2 р . ю 2 * 1.001 дает 0,1% преимущество над ю 2 * 1 .

Это незначительные преимущества для огромной цены.

Чуть более интересна разреженная атмосфера горных вершин — примерно вдвое меньше, чем на уровне моря. Все равно не оправдывает затраты на строительство стартовой площадки на вершине высокой горы. Вам нужно подняться примерно на 100 км, прежде чем воздух станет достаточно разреженным, чтобы сделать основной толчок для достижения орбитальной скорости.

Также хорошо иметь стартовую площадку на восточном побережье, чтобы ступень ускорителя не попала в населенный пункт. К сожалению, недалеко от Чимборасо живут люди.

Сомали находится на экваторе и имеет восточное побережье. Я часто думал, что это отличное место для космического центра. Но я считаю, что в данном случае политическая нестабильность является сдерживающим фактором.

"Немного интереснее разреженная атмосфера на вершине горы..." Не забывайте, что двигатели настроены (как правило) на определенное давление. Я сомневаюсь, что настройка их на более разреженные условия на вершине горы будет иметь большее значение для минимального прироста, который вы указали, но это стоит отметить.
@AndrewThompson, но вам нужно преодолеть меньше сопротивления, потому что вы уже выше половины атмосферы
@AndrewThompson Скорость истечения Merlin составляет 3 км / с в вакууме и 2,73 км / с на уровне моря. Я полагаю, что скорость выхлопа будет где-то между этими числами для половины атмосферы.
@brillig кораблю еще нужно подняться примерно на 90 километров, чтобы сделать основной прожиг. Большая часть потерь при всплытии связана с потерей силы тяжести во время всплытия, а не из-за атмосферного сопротивления.
Просто любопытно, происходит ли потеря подъема из-за потери гравитации во время подъема, потому что человек идет медленно, чтобы а) избежать потери сопротивления или б) избежать высокого механического напряжения, вызванного сопротивлением?
@uhoh Я не эксперт, но я думаю, что медленное восхождение в основном связано с соотношением тяги и веса. Мы могли бы увеличить T/W, добавив больше ракетных двигателей, но это потребовало бы большего количества имеющейся очень малой доли сухой массы.
@Hohmannfan Спасибо за исправление! Я чувствую себя болваном, делающим глупые арифметические ошибки.
@HopDavid Если вы готовы принять вызов, снова будет награда за этот двусторонний вопрос о переводе . Я надеюсь, что это, наконец, может быть решено.
Если бы мировые державы были действительно, очень, очень, очень, очень заинтересованы в этом типе программы и в равной степени заинтересованы в экономической эффективности, то я уверен, что они объединились бы, чтобы «инвестировать» в «решение» политической нестабильности в Сомали.
Потеря гравитации во время подъема зависит от того, как быстро вы поднимаетесь. Дело не в том, что ракеты не могут иметь более высокое отношение Т/В, а в том, что они спроектированы иначе, потому что сопротивление и механическое напряжение из-за сопротивления будут слишком большими. Может быть, Boring Company Илона Маска сможет проложить удобный железнодорожный туннель на вершину большой горы недалеко от экватора. Подъем массы на поезде будет на порядки дешевле в пересчете на кг*м, чем на ракете.
но наверное дешевле и удобнее было бы сделать воздушный запуск на орбиту, как SpaceShipOne.
Когда я добавил обратное давление сопла (атмосферные ISP-эффекты) в мой оптимизатор траектории, он немедленно начал пытаться поднять Кеннеди на высоту 10 000 м, чтобы попытаться подняться над основной массой атмосферы, прежде чем я прибил его к уровню моря и перестал давать. это любой выбор в этом вопросе. Основываясь на этом, я бы рискнул предположить, что Эверест превзойдет Чимборасо, потому что вырезание нижних 10 000 м атмосферного бульона против всего 6 000 м из него побьет невероятно незначительное преимущество Чимборасо в гравитации.
@lamont (проверяю...) Около 9 км до Эвереста. Это значительно более тонкая атмосфера. Также широта составляет 28º, довольно близко к экватору. Так что он движется со скоростью 0,9 скорости Чимборасо. Я верю, что ты прав. Эверест лучше, чем Чимборасо.
Где оптимальное место для запуска полезной нагрузки в космос?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v