Почему Falcon Heavy Rocket имеет большую полезную нагрузку, чем Space Shuttle?

Космический шаттл также должен был отправиться в космос, что составляло значительную часть его «полезной нагрузки». Сухой шаттл весит около 82 тонн. Конечно, это включает в себя двигатель, а полезная нагрузка для Falcon 9 не включает верхнюю ступень, но это самое существенное отличие.

Суть в том, что космический шаттл был способен выводить на орбиту больше массы. Эта масса должна была включать средства жизнеобеспечения астронавтов, теплозащитный экран и другие сопутствующие элементы, и поэтому не могла нести на орбиту столько полезной нагрузки.

Транспортировка грузов была не единственной функцией космического корабля. Орбитальный аппарат также был транспортным средством для экипажа до 7 астронавтов, мог возвращаться на землю и также был в основном многоразовым. Вся эта функциональность требовала значительного количества массы, которую он должен был выбросить на орбиту в дополнение к своей фактической полезной нагрузке.

С другой стороны, Falcon 9 Heavy — это просто грузовая пусковая установка. У второй ступени нет другой задачи, кроме как вывести полезную нагрузку на орбиту, а затем она превращается в космический мусор. Без кабины экипажа, без жизнеобеспечения, без теплового экрана, без крыльев, без деталей, предназначенных для многократной работы (сделать вторую ступень многоразовой рассматривалось один раз, но SpaceX пришла к выводу, что это будет больше хлопот, чем пользы ).

Это делает отношение полезной нагрузки к массе ступени намного лучше, чем у орбитального корабля Space Shuttle. В то время как орбитальные аппараты Space Shuttle имели сухую массу 68,5 тонны ^[src] , вторая ступень Falcon 9 имеет сухую массу только 4,7 тонны ^[src] . И это снижение массы приносит пользу всем нижеперечисленным стадиям.

Тяга — это только одна характеристика ракеты, но не единственная, влияющая на способность ракеты выводить полезную нагрузку на орбиту. Вы также должны учитывать массу ракеты, насколько эффективно она сжигает свое топливо и сколько топлива она может взять с собой, например.

Если у вас есть две ракеты с одинаковой тягой, одинаковыми двигателями и одинаковым количеством топлива, но одна из них весит больше (сухая), чем другая, первая ракета не может доставить на орбиту такую ​​же массу полезного груза, как более легкая ракета.

Как уже писал @PearsonArtPhoto, космическому шаттлу нужно было не только поднять свой полезный груз на орбиту, но и самому подняться на орбиту. Falcon Heavy, с другой стороны, имеет гораздо меньшую дополнительную массу на последнем этапе, который необходимо поднять (например, обтекатель и другие конструктивные детали).

Чтобы взлететь, ракета должна создать больше тяги, чем ее масса (отношение тяги к весу должно быть больше 1, чтобы взлететь). Вот почему космический шаттл должен был иметь более высокую тягу: чтобы он действительно мог покинуть стартовую площадку вверх. Space Shuttle имел общую массу около 2000 тонн с тягой около 30 250 кН на уровне моря, в то время как Falcon Heavy «всего» имеет около 1400 тонн с тягой около 22 800 кН на уровне моря. Это соответствует соотношению тяги к массе около 1,5 для космического корабля "Шаттл" и около 1,6 для Falcon Heavy.