На какую высоту может взлететь зондирующая ракета и как долго она может поместить полезный груз в условиях свободного падения в условиях микрогравитации?

Хорошее начало — найти верхний предел, поэтому я сначала упрощу его.

Если я запущу ракету прямо вверх с той же$\Delta v$как требуется для круговой орбиты, мое время свободного падения равно$\frac{\pi +2}{2\pi}$умноженный на период обращения круговой орбиты.

Это означает, что максимальное количество времени, которое я могу провести в свободном падении, составляет около 80 минут, прежде чем вместо этого будет иметь смысл запустить его на орбиту.

Действительно ли важна атмосфера? В$8 km/s$последние 100 км — это всего лишь потеря тринадцати секунд, что ничтожно мало по сравнению с общим временем полета. Конечно$\Delta v$потери при подъеме значительны, но ракета, запущенная на орбиту, также испытывает это сопротивление. Таким образом, максимальное значимое время свободного падения, которое может дать вам суборбитальный запуск, составляет немногим более часа.

Что касается того, какую полезную нагрузку современные ракеты могут вывести на эту траекторию, то$\Delta v$необходимое для максимально продолжительного значимого времени свободного падения такое же, как и для запуска на орбиту. Просто используйте их грузоподъемность на НОО. Что касается минимального суборбитального пуска, то около$1.4 km/s$из$\Delta v$требуется для. Для таких низких требований тяговооруженность пусковой установки является пределом.