Могут ли пять заправок второй ступени BFR быть полезными для полёта на Луну? На Марс? Все пять на околоземной орбите?

Прежде всего, давайте посмотрим, что такое дельта V для полностью загруженного разгонного блока BFR на орбите. Учитывая показанные таблицы Delta V и при условии, что 150 тонн, показано значение delta V, равное 6,2 км/с. Предполагается 150 тонн, потому что это масса, предоставленная LEO. Насколько я понимаю, эти цифры исходят от танкера, вращающегося вокруг Земли, который приближается к полезному грузу и дозаправляет его.

Мне кажется, что миссия на Луну предполагала бы хоть какую-то дозаправку на НОО, а часть на эллиптической орбите. Я не уверен в количестве заправок, но я подозреваю, что их больше стандарта (5?), что требуется для миссии в дальний космос, скажем, на Марс. Delta V для посадки на Луну с НОО составляет 5,9 км/с или около того. Таким образом, BFR мог добраться с НОО до поверхности Луны, но не мог вернуться без дозаправки. Я не могу найти точную дельту V, необходимую для того, чтобы добраться до Земли с поверхности Луны, но она составляет около 2,74 км/с. Следовательно, эллиптическая орбита должна использовать около 2,5 км/с дельты V и быть полностью загруженной, чтобы добраться до Луны без дозаправки. Это вполне возможно, но это будет значительно эллиптическая орбита, что-то вроде пояса GEO, насколько я могу судить.

Я предполагаю, что произойдет то, что заправщики заправят лунный BFR на НОО, а затем заправят ракету, когда она окажется на правильной переходной орбите. По крайней мере, я так это понял. Я подозреваю, что для дозаправки BFR на эллиптической орбите потребуется примерно столько же миссий, сколько потребуется для дозаправки его на НОО, хотя топлива на одну загрузку будет меньше, остальное теряется, чтобы соответствовать орбите полезной нагрузки ракеты.

Что касается Марса, то Delta V, необходимая для достижения Марса, составляет около 4,3 км/с. Я не уверен, что нужно, чтобы посадить BFR на Марс, но кажется вполне разумным, что полностью загруженный BFR может доставить на Марс 150 тонн с НОО.

Конечно, все, что касается запланированных конфигураций и миссий SpaceX Starship, все еще является предварительным и может быть изменено. Тем не менее, есть несколько моментов, которые стоит установить:

• Несмотря на анимацию, один танкер на миссии по дозаправке не может приблизиться к полной заправке одного звездолета. Starship сжигает около 1100 тонн топлива, чтобы доставить 150 тонн полезной нагрузки (плюс корабль) на НОО.
• Как ни странно , полет на поверхность Луны и возвращение на Луну на самом деле сложнее с точки зрения дельта-V, чем полет на Марс, потому что вы не можете аэродинамически тормозить и не можете надеяться (во всяком случае, в ближайшем будущем) производить метан / топливо LOX на Луне. (недостаточно доступного углерода или водорода). Также не имеет особого смысла сажать всю ракету со всем топливом, необходимым для возвращения на Землю, на Луну, вместо того, чтобы оставлять большую его часть на орбите.

Данных по новым конструкциям у меня нет, но основные возможности BFS описаны в википедии . Сухая масса БФС составляет 85 тонн. Масса топлива для полной загрузки составляет 1100 тонн, а полезная нагрузка на НОО BFR указана на этой странице как 100 тонн плюс. Мне кажется, я где-то слышал 140, но не помню где, возможно, это только вариант танкера.

Таким образом, вы можете доставить свой BFS на LEO со 100 тоннами всего, что вы хотите, на борту. Это может быть неиспользованное топливо (в этом случае вы можете использовать вариант танкера, который сам по себе немного легче (без системы жизнеобеспечения, окон и т. д.), поэтому может нести больше), но, скорее всего, это будет полезная нагрузка вашей миссии. Так что вы, вероятно, прибудете на НОО без топлива. Каждый дозаправочный полет на НОО несет от 100 до 150 тонн топлива, поэтому для полной заправки ваших баков требуется от семи до одиннадцати из них.

Презентация показывает, что полностью заправленный (хотя это неясно, он может быть заправлен настолько, насколько это возможно за 5 полетов) BFS имеет дельта-V примерно от 6 до 9 км / с в зависимости от полезной нагрузки. Миссия на поверхность Луны и возвращение составляет около 9 км/с, миссия на поверхность Марса (планируя дозаправку там перед возвращением) составляет около 4,8 км/с (больше, если вы хотите сократить перелет). Таким образом, полной дозаправки на НОО достаточно, чтобы добраться до Марса, но недостаточно, чтобы доставить какую-либо полезную нагрузку на Луну и обратно.

Для управления лунной миссией концепция состоит в том, чтобы добавить пару дозаправок на высокой эллиптической околоземной орбите (GTO или даже немного выше). Это позволит доставить меньше топлива за один запуск заправщика (поскольку большая его часть будет сожжена по пути туда), но уменьшит дельта-V от последней дозаправки до конца миссии примерно на 2,5 км/с.