ПопулярноеРедакцияСвежееЛучшее
Итоги года

Starship и «проклятие» Циолковского

3

Посчитаем массу корабля Starship на НОО.

Поскольку Starship/Super Heavy это 2-ступенчатый носитель, для
каждой его ступени нужен отдельный расчёт.

Вот формула Циолковского:
                            V = I * ln(M/m)
Где:
         V — Конечная скорость ракеты
          I — Удельный импульс двигателя
         M — Начальная масса ракеты с топливом
         m — Конечная масса ракеты без топлива

Для нижней ступени решим уравнение:
               V = 3,4 * ln [4900/(4900-3300+330)]
где:
        3,4 км/сек — удельный импульс для пары метан/кислород
        4900 т. — стартовая масса всей системы, т.е. сумма масс ступеней,
топлива у них в баках и ПН = 120 + 180 + 1200 + 3300 + 100 (т.)
        3300 т. — масса топлива в баках ускорителя Super Heavy
        330 т. — масса топлива для его возвращения к месту старта (10 %)
откуда:
        V = 3,17 км/сек — конечная скорость ускорителя (она же начальная
скорость корабля Starship)
Для корабля Starship запишем формулу Циолковского в виде:
                       e^(V/I) = M/m
составим уравнение:
             e^(6,23/3,68) = (1200+120+100)/х
где:
        V = 9,4 — 3,17 = 6,23 км/сек — дельта V для Starship

        9,4 км/сек — характеристическая скорость КА на НОО
        3,68 км/сек — удельный импульс Раптор Вакуум
        1200 т. — масса топлива в баках Starship
        120 т. — сухая масса корабля Starship
        100 т. — минимальная масса ПН (из Википедии)
        x — масса корабля Starship на НОО
получим:
        х = 261 т.
Вычитая из этой величины массу полезной нагрузки 100 т.,
а также сухую массу корабля Starship — 120 т. получим массу
топлива, оставшегося в баках корабля Starship — 41 т. (3,4%).
Хватит ли этих 3,4% для возвращения корабля на Землю?
Илон Маск заявлял массу ПН величиной 150 т. Не трудно
убедиться, что в этом случае ПН до НОО вообще не долетит.
Я публикую этот расчёт в надежде, что кто-то из читателей
найдёт в нём ошибки и вернёт нам надежду на успех этого
замечательного проекта.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

0

Это пользовательский материал, написанный участником сообщества, который не входит в состав редакции или администрации. Поддерживая авторов оценками, вы помогаете нашему сообществу развиваться.

Войдите, чтобы видеть ещё 112 комментариев, участвовать в обсуждении и не видеть рекламу.
Исключительный Томаш Пескек
Вечность назад

>Хватит ли этих 3,4% для возвращения корабля на Землю? Масса сухого 120т. Масса топлива 41т т.е. 25% от общей массы. Врядли всё это можно сжечь, но дельту в 0.5 км/с можно выжать. Старшипу надо небольшой ипульс для схода с орбиты думаю 100 м/с хватит. А далее надо погасить скорость только непосредственно перед посадкой, там порядка 60 м/с, так что хватить вполне может.

Спокойный Илон
Вечность назад

Очень бы хотелось увидеть под этим комментарием аналогичные расчёты от автора для F9. Заодно, возможно, он сам ответит на свой вопрос) Для керосин-кислорода удельный импульс на земле 3283 м/с, пустотный 3475 м/с Сухая масса первой ступени 22,2; второй ступени 4 тонны Топлива в первой ступени 409,5 тонн, во второй по разным источникам от 100 до 110.

Тревожный Сергей Королёв
Вечность назад

Всі розрахунки приблизні, але гадаю, що в SpaceX є працівники знайомі з формулою Ціолковського... Для перших разів досить і 50т на НОО, а там характеристики підтягнуть - зменшать товщину стінок (вже є плани), прокачають Raptor (в процесі) і ін. Для точних розрахунків слід порахувати , що імпульс атмосферних Рапторів росте із висотою (на висоті 10км тиск 0.2 атмосферного), порахувати обертання Землі (запускати ж будуть на схід), ну і гравітаційні і атмосферні втрати слід коректно порахувати.

Показать скрытые комментарии

Загружаем комментарии...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

Отправить Отмена
[X]
Зарегистрируйтесь на сайте, чтобы не видеть рекламу, создавать и отслеживать темы, сохранять статьи в личные закладки и участвовать в обсуждениях
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.