Energieverbrauch für die Reise zum Mond vs. zum Mars

Die Voraussetzungen dafür finden Sie bei Wikipedia , und hier ist das allgemeine Budget. Diese werden in Delta-V gemessen, was das einzige ist, was wirklich zählt.

Nehmen wir das 1 nach dem anderen. Die Gesamtanforderung, um vom Mond auf dem Mars zu landen, ist die Summe der Fluchtgeschwindigkeit des Mondes und der Mars-Insertionsbahn. Das sind 2,8+0,6 km/s oder 3,4 km/s. Der Treibstoff, der benötigt wird, um LEO vom Mond zu treffen, beträgt 2,74 km/s. Somit wird mehr Treibstoff benötigt, um zum Mars zu gelangen, als vom Mond zur Erde.

Wenn Sie jedoch einen Ansatz mit kontinuierlichem Schub verwenden, sind die Zahlen etwas anders und bevorzugen tatsächlich die Reise zum Mars gegenüber der Reise vom Mond zur Erde. Das meinte Clarke wahrscheinlich.

Es gibt noch ein paar andere Parameter zu berücksichtigen. Der Start aus der Schwerkraft der Erde heraus ist eine Herausforderung. Eine 6,2 Millionen Pfund (2800 Tonnen) schwere Saturn-5-Rakete könnte 120 Tonnen (260.000 Pfund) in eine erdnahe Umlaufbahn bringen (4 % der ursprünglichen Masse in der Umlaufbahn). Der Start vom Mond kann mit der gleichen Treibmittelmasse mehr Nutzlast in die Mondumlaufbahn bringen. Das Mondmodul wog 4700 kg (10.300 lbs) einschließlich 2400 kg (5200 lbs) Kraftstoff und konnte mit dieser geringen Kraftstoffmasse (~50 % der ursprünglichen Masse in der Umlaufbahn, wenn auch mit unterschiedlichen Kraftstoffen/Wirkungsgraden) eine Mondumlaufbahn erreichen.

Einmal im Orbit, weil die Masse des Mondes geringer ist, ist seine Fluchtgeschwindigkeit niedriger als die der Erde, ebenso wie seine Mars-Transfer-Umlaufgeschwindigkeit. Darüber hinaus können Sie das Delta-V berücksichtigen, das Sie aus der Umlaufbahn des Mondes um die Erde erhalten, das 1 km/s in Richtung eines Marsreisenden zu einer bestimmten Zeit im Monat beträgt.

Von Boden zu Boden (Erdoberfläche zur Mondoberfläche vs. Mondoberfläche zur Marsoberfläche) ist es keine Überraschung, dass der Mond zum Mars weniger Treibmittel benötigen würde, insbesondere wenn man bedenkt, dass man das Fahrzeug auf dem Mars verlangsamen könnte. Es würde allerdings viel länger dauern. Dies setzt auch voraus, dass Sie eine Rakete auf dem Mond herstellen können. Wenn Sie die Rakete und ihren Treibstoff von der Erde bringen müssen, hat es keinen Sinn, außer dass Sie nach einem Erdstart möglicherweise am Mond vorbeischleudern können, indem Sie seine Umlaufgeschwindigkeit verwenden, um die Geschwindigkeit Ihres Fahrzeugs zu erhöhen, wenn es sich nähert und passiert, aber weil die Die Masse des Mondes ist gering, Sie haben keine große Wirkung.

Aus Clarkes Sicht war es damals wahr und ist es auch heute noch. Antriebstechniken ändern das Delta-V nicht, nur die Zeit, in der das Delta-V angewendet wird (unter der Annahme, dass kein masseloser Antrieb vorliegt) und die Form der Transferbahn.

Manchmal sagt ein Bild mehr als tausend Worte, besonders das von Randall gezeichnete :)

https://xkcd.com/681/ (xkcd-Klassiker „Gravity Wells“)

Unter Berufung auf den Ersteller:

Dieses Diagramm zeigt die "Tiefe" verschiedener Gravitationsbrunnen des Sonnensystems. Jeder Brunnen ist so bemessen, dass der Aufstieg aus einem physischen Brunnen dieser Tiefe – bei konstanter Erdoberflächengravitation – die gleiche Energie erfordern würde wie die Flucht aus der Schwerkraft dieses Planeten in der Realität

Und ja, es beantwortet die Frage nicht, hilft aber vielleicht dabei, eines der Konzepte zu visualisieren, die erforderlich sind, um zu verstehen, was vor sich geht. Vielleicht hätte ich es als Kommentar hinzufügen sollen ...?

Ich gehe davon aus, dass ein großer Teil dieser Gleichung mit der Kraft und dem Material zu tun hat, die zum Erreichen der Fluchtgeschwindigkeit erforderlich sind. Die Erde hat eine viel höhere Schwerkraft, ganz zu schweigen vom Luftdruck (und einer Atmosphäre), die jedes Raumschiff durchdringen muss. Wenn ich mich richtig erinnere, muss ein Shuttle mit ungefähr 5 km/s^2 abheben, um Lagrange-Punkt 5 zu erreichen. Während die Entfernung viel größer ist (Mond ist etwa eine Viertelmillion Meilen entfernt, während Mars nur knapp . 5 AUs) könnten Sie theoretisch den gesamten Treibstoff, der zum Verlassen der Erde benötigt wird, für die Reise vom Mond zum Mars durch ständiges Beschleunigen/Verzögern verwenden, oder sogar den Mond für eine Schleuder verwenden (unter Verwendung der Schwerkraft eines Himmelskörpers, um höher zu gelangen). Geschwindigkeiten durch komplizierte Mathematik, Verhältnisse, Winkel und einen sehr tapferen Piloten). Mathematisch ist es wahrscheinlich einfacher mit Zahlen, aber nicht so viel Kraftstoffverbrauch und verbrauchte Vorräte; Die Zeit für die Reise würde eine große Menge an Vorräten erfordern, ganz zu schweigen von Treibstoff, um den Mars zu verlassen und die Rückreise nach Hause anzutreten. Ich weiß, dass die wirklich riesige rote Rakete und die Booster nur dazu da sind, die weltraumgebundene Geschwindigkeit zu erreichen, also fragt man sich, wie gut sie im Weltraum abschneiden würden.

Vielleicht sollten wir uns Warpantriebe a la Farscape zulegen.