Могла ли зондирующая ракета или полезная нагрузка космической пушки в апогее быть выведена на орбиту ракетным импульсом оттуда?

Представьте зондирующую ракету, которая запускает полезную нагрузку прямо вверх на высоту в несколько сотен километров. Представьте, что эта полезная нагрузка в апогее затем точно указывает себя и имеет двигательную установку, которая ускоряет ее примерно на 8 км/с, чтобы выйти на орбиту и остаться на ней.

Есть ли смысл запускать таким образом на орбиту? Поскольку это никогда не делалось AFAIK, какие у него недостатки? Какая часть массы в апогее должна быть отдана на движение?

Поскольку Израиль запускает свои полезные нагрузки на запад против вращения Земли по причинам международной политики, имеет ли смысл для них запускать прямо вверх, как зондирующую ракету, прежде чем выйти на орбиту? И сделает ли это в целом внутренние космические порты более привлекательными с точки зрения безопасности дальности полета?

Если выход на орбиту в апогее не удался, не будет ли относительно легко восстановить сброшенный на парашюте полезный груз для следующей попытки запуска? Как и не требуется тепловой экран. По сравнению с потерей полезной нагрузки на орбите с сегодняшними распространенными неудачными запусками.

Теперь рассмотрим полезную нагрузку космической пушки (или пушки Верна или пушки Ньютона в честь изобретателей концепции), которая запускается прямо вверх без какой-либо составляющей орбитальной скорости. Предположим, что у него есть твердотопливный ракетный двигатель или какой-то другой нехрупкий двигатель (выдерживающий сильное ускорение выстрела, например, полезной нагрузки топлива), который затем разгоняет его примерно до 8 км / с, необходимых для входа и пребывания на орбите. . И пушка могла часто запускать много небольших полезных нагрузок при низких затратах на электроэнергию. Будет ли это иметь смысл в конкуренции с обычными химическими пусковыми установками?

По сути, это стандартный запуск без гравитационного разворота.
Несколько лет назад я просчитывал цифры по сути вашей идеи с космическим оружием — на самом деле это удивительно выполнимо; установка, подобная канадскому 7-дюймовому HARP, могла бы вывести на орбиту кубсат высотой 3U — при условии, что вы сможете создать снаряд, который переживет запуск, не распадаясь (это уже сделано), но при этом будет иметь отношение масс около 14 (немного сложно, но я считаю, что некоторые композиты справились с этой задачей). Я постараюсь найти свои записи.
Тот факт, что вы запускаете прямо вверх, не означает, что вам не понадобится какая-либо система тепловой защиты.
@GdD Я думаю, что идея не в том, чтобы получить орбитальную скорость в атмосфере, а просто в том, чтобы бросить оболочку достаточно далеко, чтобы одноступенчатый двигатель, адаптированный к вакууму, мог доставить полезную нагрузку на орбиту - и для этого есть прецедент. Если я неправильно понимаю вопрос.
Но да, со звуковой ракетой, такой как S1, то, что вы только что построили, является стандартной орбитальной ракетой с менее эффективной траекторией.
Если вы говорите о гибридной ракете-кикере на второй ступени, ракета с зондом Блэк Брандт с S2 с сырой массой 300 кг и сухой массой ~ 20 кг (тяжело!) кажется, что она доставит вас на орбиту. .
@ Giskard42 Giskard42 Для обычной ракеты не должно быть большой пользы, чтобы лететь прямо вверх. Но, может быть, для космической пушки, где у полезной нагрузки все равно нет возможности маневрировать в атмосфере. Блэк Брант , способный вывести на орбиту таким образом 20 кг по цене 2000 долларов за килограмм, звучит интересно.
@LocalFluff Обратите внимание, что это 20 кг, включая гибридный ракетный двигатель, авионику, структуру и полезную нагрузку. Это будет довольно тяжело. Если вы выберете SRB для более легкой массовой фракции, похоже, что весь ваш массовый бюджет S2 будет <15 кг.

Ответы (1)

Орбитальная скорость для низкой околоземной орбиты составляет около 7,8 км/с. Для разгона до такой скорости требуется, чтобы полезная нагрузка вашей зондирующей ракеты или космической пушки была ракетой, которая сама имеет бюджет Delta-v (логически) 7,8 км/с. Дельта-v всего запуска, дающего тот же результат, составляет 9,4 км/с. Другими словами, вертикальная составляющая запуска ракеты на самом деле является очень небольшой общей частью необходимого ускорения. На самом деле это не означает, что ракета будет уменьшаться на пропорционально небольшую величину, поскольку «первая» дельта-V более «дорогая» во многих отношениях. Итак, я возьму реальный пример.

Я собираюсь позаимствовать некоторые расчеты, которые я полагаю правильными, которые я получил здесь относительно Delta-V, которые Falcon 9 имеет на каждой из своих ступеней при заявленной максимальной полезной нагрузке.

Начните с полезной нагрузки 22,8 т .

Масса ракеты при старте 606,8 т, при выгорании 171,8 т. Таким образом, дельта V составляет 300*9,8*ln(606,8/171,8) = 3710 м/с. (9.8 конвертирует ISP в м/с). Если предположить, что обтекатель сбрасывается при разделении ступеней (не совсем верно), вторая ступень начинается с 138,8 т и заканчивается 27,3 т. Таким образом , дельта v составляет 348*9,8*ln(138,8/27,3) = 5546 м/с . Полная дельта-V составляет 9256 м/с.

(выделено мной)

Другими словами, разгонный блок Falcon 9 имеет общую массу около 140 тонн, из которых около 20 тонн приходится на конечную полезную нагрузку. Итак, если предположить, что соотношение не меняется с размером (я подозреваю, что это не так, но я не знаю наверняка), на самом деле будет доступна только 1/7 массы полезной нагрузки вашей космической пушки ... И даже тогда этого недостаточно. так как эта конструкция дает вам только 5,5 км / с, а не 8. Вам потребуется либо огромный прогресс в эффективности ракеты, либо еще худшее соотношение полезной нагрузки, чтобы действительно выйти на орбиту таким образом. По формуле, используемой в этой цитате, и предполагая, что ~ 4,5 тонны между массой 2-й ступени после сгорания (27.3) и полезной нагрузкой (22.8) приходится на такие компоненты, как ракетный двигатель и топливные баки, которые останутся неизменными, вы на самом деле получаете только 10-тонная конечная полезная нагрузка на НОО таким образом. Так,

Хорошая это идея или нет, зависит от стоимости и того, что вам нужно, чтобы попасть в космос. Если ваша космическая пушка может запустить 400 кг по цене, достаточной для вывода на орбиту 30-килограммового спутника, то это прекрасно и все такое, но она не сможет конкурировать с ракетами, которые выводят на орбиту 20-тонную ракету, если только она не может запустить 300-тонную ракету. верхние ступени.

Обратите внимание, что я конкретно обратился только к космической пушке. Это потому, что, как упомянул Giskard42 в комментарии, запуск разгонного блока в космос поверх ракеты — это всего лишь двухступенчатая ракета. Делать это с первой ступенью на звучащей траектории просто менее эффективно.

Простите мое относительное невежество и глупость — означает ли это, что пушечная система, как в Final Fantasy VIII , может иметь смысл, если она запускает вторые ступени ракет, а не (как показано в игре) только полезную нагрузку?
Могла ли зондирующая ракета или полезная нагрузка космической пушки в апогее быть выведена на орбиту ракетным импульсом оттуда?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v