neuroleptyk
27.02.21, 16:16
Czy musimy produkować paliwo na Marsie, jeżeli tak to ile ton? Czy konieczne jest 1100t ? Temat poświęcony jest na odpowiedzi na te pytania.
Proponuje pewne założenia, zgodnie z którymi wyprodukowanie 27t paliwa zredukowałoby całkowitą masę statku opuszczającego LEO, z chemicznym napędem na wodór z 1809t do 1350t, względem tego gdyby całe paliwo dostarczyć z LEO. Napęd na wodór będzie użyty na drodze LEO-LMO-LEO
Statek właściwy 50t + 10t statek do transportu między powierzchnią Marsa a LMO - nazwijmy go w skrócie ST, do tego napęd i transport paliwa na powrót na Ziemię, oraz oddzielny transport paliwa i napędu na ruch LMO-Mars-LMO.
Po dotarciu na LMO następuje separacja ST + napęd i paliwo, odpowiednio dobrana do założeń ilość, napęd będzie na metan. Zakładałem tu Δv =4,1 km/s w każdą stronę - czyli LMO-Mars bez hamowania w atmosferze.
Bez tankowania na Marsie ST wymaga 99 t paliwa, z tankowaniem 27t - nie 2x, bo bez tankowania potrzebujemy 2 stopnie, więc i dodatkowe 7 t na zbiorniki i napęd stopnia pierwszego, który przenosi stopień drugi LMO-Mars.
Statek właściwy - 50t
ST - 10t
LEO-LMO - Δv 5,7 km/s
LMO-Mars - Δv 4,1 km/s
Ve LOX/LCH4 - 3628 m/s
Ve LOX/LH2 - 4412 m/s
A-Współczynnik ciągu do wagi silnika - 150 , 396 marsjański
B-Współczynnik całkowitego ciągu do wagi całkowitej na powierzchni Marsa - minimum 1,2
C-Współczynnik masy paliwa do masy zbiornika paliwa - 18
D-Masa silnika 1,5 t
Liczba silników = sufit z całkowitej wagi na powierzchni Marsa *1,2/ A marsjański.
Uwagi
Aby otrzymać odpowiedzi trzeba rozwiązać równania niejawne, ale łatwe jest otrzymania przybliżonych wartości - precyzja taka by C było w przedziale 17,999-18
Nie zakładałem nadmiarowej liczby silników, parametry silnika Raptor - w silnikach na wodór zmieniłem tylko Impuls specyficzny, co może nie jest do końca realistyczne, gdyż taka wersja może być cięższa.
Rozważyłem jeszcze wariant z nuklearnym napędem rakietowym Ve 8000m/s, zmniejszając stosunek ciągu do wagi silników do 1/10 chemicznych, więc ~ 2x lepszy niż podaje np. wiki
Masa całkowita statku opuszczającego LEO odpowiednio w wariancie bez tankowania na Marsie 765t, z tankowaniem 503 t, gdzie odpowiednio 1809t i 1350t dla chemicznego napędu na wodór.