Летающие топливные баки! Какой космический корабль дальнего космоса имел наибольшую массовую долю топлива?

Дебора Нетберн из Los Angeles Times только что написала очень хорошую ретроспективу; 'ХОРОШО. Давай сделаем это!' Устная история о том, как появилась миссия НАСА «Кассини» на Сатурн, с большим количеством фотографий и цитат участников космического корабля.

Некоторые образы меня очень удивили! Каждый смотрит на космический корабль по-своему, но с точки зрения размера «Кассини» — это две большие вещи; гигантский топливный бак, чтобы уйти далеко от дома, и гигантская тарелка, чтобы оставаться на связи с домом и, возможно, защищать космический корабль от прямых ударов кольцевых частиц во время более смелых маневров.

Это заставило меня поискать влажные и сухие массы Кассини. На странице « Кассини-Гюйгенс » в Википедии я вижу стартовую массу 5712 кг и сухую массу 2523 кг. Я не уверен, включают ли они оба посадочный модуль «Гюйгенс» или нет.

Если я просто использую эти два числа, я получаю около 56% массы в виде топлива, но я не уверен, что это правильное использование чисел из-за того, как учитывается Гюйгенс, поэтому я решил задать вопрос эксперты, и пусть вы сами решаете, как обращаться с математикой:

Вопрос: Какой космический корабль дальнего космоса имел наибольшую массовую долю топлива?

Кассини 1

вверху: «Инженеры и техники Лаборатории реактивного движения работают над завершением сборки космического корабля «Кассини» в 1996 году». Отсюда . _ Кен Любас / Los Angeles Times

Кассини 4

вверху: «Части космического корабля «Кассини» собираются в Лаборатории реактивного движения в 1996 году». Обрезано, отсюда . Ирис Шнайдер / Los Angeles Times

Кассини 2

вверху: «Схема космического корабля «Кассини» и зонда «Гюйгенс». Отсюда . _ Лаборатория реактивного движения НАСА. Откройте в новом окне для полного размера, чтобы вы могли видеть детали и читать описания!

Глубокий космос означает за пределами Луны? Итак, «Пионеры», «Вояджеры» и любые межпланетные миссии?
@RussellBorogove да, это именно то, что я имел в виду.
Я думаю, что цифра сухой массы не включает Гюйгенса (319 кг), но не могу поклясться в этом. Например, для получения общей способности ∆v из уравнения Циолковского вы должны запустить числа дважды, один раз с массой Гюйгенса и расходом топлива перед развертыванием, один раз без Гюйгенса и остатка топлива.
@RussellBorogove звучит как довольно забавный проект. Потребуется довольно полная и точная таблица маневров движителя , различающих главный двигатель и подруливающее устройство, к счастью, я работаю над этим.
Со страницы википедии о Кассини-Гюйгенсе: у Кассини была сухая масса 2150 кг, у Гюйгенса вес 350 кг, а топлива было 3132 кг. Полная стартовая масса, включая адаптер полезной нагрузки, составила 5600 кг, что не складывается, поэтому кто-то, вероятно, взял на себя смелость округлить некоторые цифры.

Ответы (1)

Я не готов к полному исчерпывающему обзору всех возможных участников, поэтому я сосредоточился на относительно недавних орбитальных аппаратах. Я нашел несколько, которые превзошли Кассини. Цифры, которые я нашел до сих пор, иногда немного противоречивы или нечетки - массы округлены по-разному здесь и там, некоторые источники указывают расчетный бак, в то время как другие указывают фактический расход топлива, например, или включают давление или другие расходные материалы. масса в массе пороха - так что любой из них может отличаться на пару процентов.

Я предполагал, что победителем станет орбитальный аппарат Юпитера или Сатурна, поскольку они имеют наибольшее требование ∆v для выхода на орбиту, но несколько орбитальных аппаратов Венеры и Марса, кажется, превзошли Кассини.

Орбитальный аппарат Венеры « Магеллан » лидирует с чуть менее 70% — 2414 кг топлива при общей стартовой массе 3449 кг.

MAVEN возглавляет список орбитальных аппаратов Марса с 66%. Ему потребуется израсходовать некоторое количество топлива, чтобы совершить несколько «глубоких погружений» в верхние слои марсианской атмосферы, и цель состоит в том, чтобы он вышел на высокую круговую орбиту, чтобы служить ретранслятором связи после завершения своей научной миссии.

Mangalyaan/MOM должен был осуществить свой собственный трансмарсианский впрыск топлива (!), поэтому ему потребовалась доля топлива 63%, 852 кг топлива при стартовой массе 1337 кг.

ExoMars составляет 63% без Скиапарелли или 54% с включенным посадочным модулем.

Юнона , похоже, на 56% больше, чем Кассини (2032 кг топлива, стартовая масса 3625 кг).

Странно, но я могу найти комбинированную массу топлива + герметика только для MESSENGER , что-то меньше 54%.

Mars Reconnaissance Orbiter находится недалеко от него с показателем 52%.

Mars Odyssey составляет около 46%.

Venus Express составляет около 44%.

Галилей около 41%; как и Кассини-Гюйгенс, он усложняется тем, что представляет собой конфигурацию орбитального аппарата и зонда.

Марс Экспресс , 40%.

Акцуки , 38%.

Mars Global Surveyor , 34%.

Несмотря на то , что ионная двигательная установка «Рассвета» достигает удельного импульса, в 6-10 раз превышающего удельный импульс хранимых двухкомпонентных двигателей, ее массовая доля по-прежнему составляет приличные 35%.

«Новым горизонтам» нужно было только внести небольшие корректировки курса, без выхода на орбиту, поэтому топливо составляло только 16% его массы.

Это удивительно и абсолютно противоречит тому, что я изначально ожидал, но в ретроспективе это имеет смысл. Я думал, что чем дальше корабль, тем выше доля топлива. Но, конечно, обычно для определения расстояния используются гравитационные средства (и время), а для захвата и последующих орбитальных маневров используется топливо. Таким образом, MAVEN и MOM находятся наверху, а New Horizons — внизу этой компиляции, хотя New Horizons находится примерно в 30 раз дальше от солнца.
Я тоже удивлен, я бы подумал, что захват Юпитера был самой дорогой миссией.
Не столько помощь гравитации, сколько верхняя ступень пусковой установки (часто Кентавр или Фрегат), которая доставит вас к цели. Меня до сих пор очень удивляет, что орбитальные аппараты Марса/Венеры настолько жироемки.
А как насчет « Полюса », советского военного спутника противоракетной обороны, который был запущен на «Энергии» в 1987 году? Он имел стартовую массу 80 тонн и, должно быть, был самым массивным космическим кораблем, когда-либо облетавшим Землю за один запуск. Думаю, большая часть этого была топливом для маневрирования.
@RussellBorogove Должен быть спутником против межконтинентальных баллистических ракет, чтобы быть ясным. И @ тебе, Рассел.
@LocalFluff OP попросил корабль для дальнего космоса; Полюс не подходит. Я также не могу найти для него подробные характеристики массы, но меня бы удивило, если бы у него была массовая доля пороха более 25%.
@LocalFluff: «Полюс» должен был выполнить собственный круговой прожиг, чего ему не удалось, что привело к повторному входу в атмосферу до завершения одной орбиты.
Я получаю 39% для Рассвета, используя цифры от Рассвета :
1 , 217,7 − 747,1 1 , 217,7 знак равно 0,386
Я предполагаю, что дело не столько в том, сколько топлива нужно зонду, сколько в том, сколько топлива зонд может взять, учитывая возможности ракеты-носителя и выбранную траекторию. По крайней мере, для «Кассини» окончание миссии было продиктовано доступными запасами топлива, и я думаю, что это справедливо и для многих других орбитальных аппаратов.
Летающие топливные баки! Какой космический корабль дальнего космоса имел наибольшую массовую долю топлива?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v