Запуск на орбиту delta-v штраф с Венеры по сравнению с Землей?

Ответ в значительной степени зависит от того, какое аэродинамическое давление и нагрев вы можете выдержать, и можно ли добиться высокого удельного импульса от выхлопа ракетного двигателя в атмосферу Венеры .

На высоте 10 км над «эталонной высотой» Венеры скорость всего 46 м/с (~100 миль в час) дает вам Q 39,5 кПа — немного выше, чем «max Q» большинства ракет-носителей на околоземной орбите. Если ваш предел Q находится на таком уровне, вам потребуется очень много времени, чтобы выйти из обжигающего черного штиля , а это значит, что вы потеряете много дельта-v для гравитации — это займет около 8 минут прямо вверх, прежде чем вы сможете даже подумать о том, чтобы совершить гравитационный поворот.

По крайней мере, один человек оценил, что дельта-V достигает венерианской орбиты со скоростью 27 км/с , но они не предоставили подробностей своей методологии.

Благодаря тому, что инженеры-эльфины создали волшебный ракетный двигатель, способный развивать удельный импульс ~240 с при давлении в 60 атмосфер, я смог достичь орбиты в моей самодельной симуляции, взлетев с Маата (чтобы сэкономить мне 8 км и 30 атмосфер вертикального давления ) . страдания), с дельта-v около 15000 м/с. Максимальное достигнутое значение Q составило 55 кПа.

Кроме того, я сделал много исправлений и улучшений для своего сима, пытаясь заставить его работать в этих экстремальных условиях.

Если появится ответ на вопрос об удельном импульсе при чрезвычайно высоком давлении в выходной плоскости, я сделаю еще один шаг в моделировании и дам больше деталей. Я подозреваю, что это будет ближе к оценке 27 км/с, чем к оценке 15 км/с.

Можно получить верхнюю границу, уменьшив ее следующим образом:

1. Массовая плотность атмосферы составляет 65 кг/м³ , что в сочетании с высотой по шкале 15,9 км означает, что плотность атмосферы примерно равна плотности Земли при 4 высотах по шкале, или ~60 км. Это означает, что мы можем просто использовать номер Земли оттуда и обратно.
2. Мы делаем простую оценку стоимости дельта-v для набора высоты до 60 км без большого увеличения скорости. Это та «лишняя» часть, которой нам обходится атмосфера Венеры.

Это была бы не самая эффективная конфигурация запуска, но у нее есть хорошее свойство, заключающееся в том, что «реальное» значение гарантированно будет меньше.

Кроме того, предположим, что подъем в 2) происходит за 2 минуты с постоянной скоростью. Опять же, это, вероятно, не оптимально, но это для верхней границы.

Нам нужно 500 м/с от начального ускорения, чтобы подняться за это время, но поскольку у нас все еще есть эта скорость, когда мы достигаем 60 км, тогда как запуск Земли начнется с 0, наивное предположение состоит в том, чтобы не считать это дополнительными затратами.

2 минуты борьбы с гравитацией Венеры приближаются к 1 км/с, дополнительные затраты на то, как мы боремся с атмосферой. Прикрепите его к обычному числу «от 1 до 1,5 км/с», которое теперь становится «от 2 до 2,5 км/с».

Для уравнения лобового сопротивления предположим, что на днище Сатурна V имеется дополнительная ступень. Вышеупомянутая плотность массы, постоянная скорость 500 м/с, коэффициент лобового сопротивления и предполагаемое 50-процентное увеличение поперечного сечения дополнительной ступени. Это дает силу, примерно равную силе тяжести в начале подъема, но, поскольку плотность массы быстро снижается, она будет меньше половины силы гравитации.

В заключение, верхняя граница примерно на 1,5 км/с больше, чем при запуске с Земли.

Вот несколько дополнительных предостережений.

• Сопротивление зависит от масштаба ракеты, в отличие от большинства других факторов, влияющих на дельта-v. Очень большая ракета, подобная воображаемой здесь одноопорной Сатурн-5, меньше страдает от лобового сопротивления, чем ракета меньшего размера.
• Двигатели будут менее эффективны в плотной атмосфере. Хотя это часть бюджета delta-v , а не стоимость , она по-прежнему имеет большое значение для конструкции ракеты-носителя Venus.