Bây giờ, tôi tự hỏi nếu một tàu vũ trụ phóng từ trên không trong 20 năm tới thực tế có thể thực sự đưa chúng ta lên mặt trăng - nghĩa là, liệu chúng có thể đạt được vận tốc thoát không?
Ra mắt vào LEO: Xong ngay
Không khí phóng lên quỹ đạo mặt trăng - có, nhưng ở mức 20% -25% trọng tải của LEO
Không khí khởi động lên Mặt trăng và trở lại LEO: Có, nhưng với khoảng 5% trọng tải của LEO
Thật dễ dàng để bỏ qua một số thực tế thực tế khi nhiệt tình trên các hệ thống trên giấy.
Không được bỏ qua tỷ lệ khối lượng xe phóng từ không khí đến khối lượng Mothership trở về căn cứ có cánh. Kích thước Mothership đặt giới hạn trên cho khối lượng xe không gian. Tăng khối lượng tải trọng máy bay hạng nặng trên có thể có thể với bóng bay, nhưng điều này đòi hỏi một số hệ thống cực kỳ chuyên dụng. Nhìn vào các số liệu dưới đây, có vẻ như mặt trăng có người lái trở lại bề mặt trái đất là một kỳ vọng cao phi thực tế đối với các hệ thống phóng không khí. Thủ công nhỏ không người lái đến quỹ đạo mặt trăng là thực tế.
Câu trả lời là "có, rõ ràng" vì bạn có thể xây dựng một bệ phóng mặt trăng nhỏ hơn thường được sử dụng và bạn có thể hình dung ra một phương tiện để phóng nó. ví dụ: Balloon Balloon có thể cho phép khối lượng rất lớn và đã được đề xuất trong các nghiên cứu khác nhau.
Bằng chứng tồn tại của khái niệm chung xuất hiện dưới hình thức một số phương tiện bay trên quỹ đạo "Tập đoàn Khoa học quỹ đạo". Chúng chỉ được sử dụng để chèn LEO (quỹ đạo trái đất thấp) nhưng tốc độ thoát sẽ có thể đạt được với một trọng tải nhỏ phù hợp.
Tài liệu dưới đây đưa ra các ví dụ về những gì có thể đạt được một cách thực tế dựa trên các bệ phóng vệ tinh LEO phóng nhỏ trên không hiện có và như đề xuất năm 2013 của Quỹ khoa học quỹ đạo, Burt Rutan và Paul Allen.
Điều này chứng tỏ rằng một vụ phóng không khí không đáng kể có thể mang lại khoảng 800 đến 1000 pound cho quỹ đạo mặt trăng - nhiều hơn với các hệ thống và nhiên liệu cạnh hàng đầu hoàn toàn hoặc thậm chí là 'các bà mẹ' lớn hơn. Điều này nhỏ hơn một cách khó chịu so với những gì bạn thực sự muốn đưa một người lên quỹ đạo mặt trăng và quay trở lại. Mặc dù có thể mở rộng quy mô nhưng nó không hấp dẫn đối với các chuyến bay trở về mặt trăng nhiều người.
Ưu điểm của phóng từ trên không không phải là tăng độ cao như vậy mà là tăng đáng kể trong việc giảm sức cản không khí và tăng nhỏ về vận tốc. Trong khi tốc độ phóng không khí là một phần nhỏ của vận tốc quỹ đạo, một máy phóng trên mặt đất phải thêm vận tốc ban đầu trong khi hỗ trợ khối lượng tối đa chống lại trọng lực. Đây là nhỏ so với tổn thất sức cản không khí, nhưng hữu ích. Nửa sức cản không khí vềcứ sau 15.000 feet và lực cản lại liên quan đến mật độ không khí. Và lực cản tỷ lệ với bình phương vận tốc - vì vậy nếu bạn có thể bắt đầu chậm hơn và cao hơn, nó có thể giúp đáng kể. Cuối cùng, bạn sẽ cần vận tốc "ngang" rất lớn đến quỹ đạo, nhưng ban đầu, việc thoát ra khỏi bầu khí quyển dày hơn với tổn thất tối thiểu là vô cùng quan trọng. "Làm mẹ" có cánh và động cơ thở không khí và nhiên liệu rẻ so với chi phí mang nó lên độ cao và vận tốc cao, do đó, một hệ thống phóng không khí mang lại lợi ích về chi phí và khả năng phóng của xe trong các tình huống có thể xây dựng một cách hợp lý một "tình mẫu tử" đủ lớn. Đối với các tải trọng LEO nhỏ, nó hoàn toàn khả thi (và được sử dụng), đối với một cách rất nhỏ, tải trọng mặt trăng có thể thực hiện được, nhưng đối với lợi nhuận của mặt trăng,
Dưới đây là video về sự ra mắt trên không của hệ thống XL "Pegasus" . Điều này cho thấy hành động từ ngay trước khi khởi chạy cho đến khi kiệt sức giai đoạn 1.
"Giai đoạn tiếp theo" của khả năng này kể từ tháng 5 năm 2013 được hiển thị ở đây.
Stratolaunch và quỹ đạo - Chiều cao của không khí ra mắt . Làm thế nào điều này đã được sửa đổi bởi các sự kiện gần đây tôi không biết nhưng điều này cho thấy những gì đã được lên kế hoạch vào năm 2013 vì vậy phù hợp với câu hỏi của bạn.
Trình khởi chạy này đã đề xuất một trọng tải 13,500 pound cho LEO.
Điều đó không lớn - nhưng chắc chắn cung cấp tải trọng hữu ích
Việc gán các yêu cầu nhiên liệu và nhiên liệu tương đối của V cho các nhiệm vụ quá phức tạp để cho phép các câu trả lời đơn giản bao gồm nhiều hơn các ví dụ cụ thể, nhưng như một dấu hiệu thực sự thô sơ, "delta-V" từ LEO đến quỹ đạo mặt trăng là khoảng 40% cần phải tiếp cận LEO từ bề mặt trái đất. Bảng dưới đây cung cấp các thay đổi vận tốc cần thiết cho các chuyển đổi quỹ đạo và vị trí khác nhau. Điều này mang lại 3,9 km / s khi đồng bằng V cần từ LEO đến quỹ đạo mặt trăng.
Công thức cơ bản để tính toán thay đổi vận tốc cho tên lửa là phương trình tên lửa (không phải là Amazingisngly): -
Gọi M2 / M1 = tỷ lệ khối lượng = MR.
Sử dụng khiêm tốn theo tiêu chuẩn hiện đại Isp là 300, để tạo ra delta-V có nghĩa là 4000 m / S cần có MR khoảng 3,7 hoặc khối lượng kết thúc ~ = 1 / 3.7 = 27% tổng số.
Vì vậy, khoảng 25% trong số 13,500 pound trên có thể được chuyển đến quỹ đạo mặt trăng
= ~ 3375 pounds = 1,5 tấn
~ = 1,5 tấn :-)
Điều này đến lượt nó có thể trả lại khoảng £ 8 cho LEO và một số tiền ít hơn trở lại trái đất. Bảng dưới đây là từ trang đại học Delft này
Liên quan:
Hình ảnh launcher của Pegasus với các liên kết
OSC Pegasus - 44 ra mắt từ năm 1990.
Pegasus XL - 443 kg lên LEO nên khoảng 100 kg lên quỹ đạo mặt trăng.
Nhiệm vụ của NASA Pegasus 2014
Trang Facebook của OSC
Biểu đồ delta V hệ thống bên trong
Từ ** Wikipedia - Ngân sách Delta-v
và cũng được sử dụng trong bài trao đổi ngăn xếp này
