Könnte eine Falcon Heavy-Baugruppe oder ähnliches für Weltraummissionen nützlich sein? [Duplikat]

Ein Falcon Heavy auf der Startrampe wiegt etwa 1400 Tonnen. Seine Nutzlast im niedrigen Orbit beträgt etwa 64 Tonnen (vollständig entbehrlich) (beide Zahlen aus Wikipedia ). Es würde also nicht 2, sondern etwa 22 Falcon Heavys brauchen, die irgendwie zusammengeschnallt sind, um einen vollgetankten in die Umlaufbahn zu heben.

In gewisser Weise beschreiben Sie im Prinzip, aber nicht speziell den Ansatz, den SpaceX mit der Big Falcon Rocket (BFR) zu verwenden beabsichtigt.

Die Raptor-Triebwerke der Booster-Stufe (31!!!), manchmal auch BFR genannt, bringen die obere Stufe (7 Raptors, 3 auf Meereshöhe, 4 vakuumoptimiert), manchmal auch BFS (Big Falcon Ship) genannt, in die Umlaufbahn mit bis zu 150.000 Pfund Nutzlast.

Für Mondmissionen liefern dann mindestens zwei Betankungsflüge von Tankerversionen des BFS Treibstoff und Oxidationsmittel. Für Marsflüge liefern sie 6 Ladungen Treibstoff und Oxidationsmittel.

Am Ende der Betankungsübung steht im Grunde eine vollbetankte Oberstufe im Orbit mit vakuumoptimierten Objekten. Die Nutzlast zum Mars beträgt dann die gleichen 150.000 Pfund zum Marsorbit.

Daher ist speziell ein Falcon Heavy eine schlechte Wahl, aber eine vollgetankte Oberstufe kann sehr nützlich sein.

Raptor Vacuum ist ein viel besserer Motor als Merlins auf Meereshöhe.

Wenn "einen zwischen zwei anderen im KSP-Stil einlagern" horizontal bedeutet , so dass ein FH zwei weitere FHs auf beiden Seiten hat, die neun parallele erste Stufen bilden, dann ist das eine interessante Frage und wurde meines Wissens nicht gestellt. Am nächsten kämen Fragen zu einem „Falcon Quad“; ein zentraler Körper mit vier weiteren, die in Quad- oder Kreuzform angeordnet sind. Siehe dazu die Antworten auf den Ballpark-Vergleich eines hypothetischen Falcon 'Quad' Heavy mit Cross Feeds .

Wenn jedoch "Sandwiching one between two other KSP style" vertikal bedeutet , dann funktioniert dies nicht. Ein vollgetankter, nicht gezündeter Falcon Heavy mit Eigengewicht wäre ein Falcon Too-Heavy als Nutzlast für einen anderen Falcon Heavy, wenn er auf der Startrampe sitzt. Aber ja, im Weltraum gestartet, könnte ein FH sicherlich als "erste Stufe" für ein anderes FH fungieren, aber vermutlich meinen Sie das nicht. Ich denke, Ihr Sandwich bezieht sich darauf, ein FH in den Weltraum zu bringen, indem Sie es auf ein anderes FH starten, und das wird einfach nicht funktionieren.

Ein weiteres Problem, wie @Jack betont , besteht darin, dass die Düsen auf so ziemlich jeder ersten Stufe jeglicher Art einen viel kleineren maximalen Durchmesser haben, als dies idealerweise für den Weltraumbetrieb wäre. Düsen sollten das Abgas erweitern, so dass der Druck ungefähr auf den Umgebungsdruck abfällt. Sie können keine neun vakuumgroßen Düsen in eine F9-Konfiguration packen. Sie müssten viel weiter voneinander entfernt sein.

Sehen Sie sich einen Vergleich von atmosphärischen Düsen und einer Vakuumdüse in der hervorragenden Antwort von @RusselBorogove auf Was sind die Unterschiede zwischen einer Standard-Merlin-Engine und der Merlin-Vakuum-Engine? , sowie die Frage Warum ist die Merlin 1D Vakuumdüse größer als die Merlin 1D Düse? und Antwort(en) dort.

Ich glaube, Sie können möglicherweise mit atmosphärischen Düsen im Vakuum davonkommen. Dies ist nicht unbedingt so gefährlich wie die Verwendung einer Vakuumdüse in Atmosphäre, aber die Effizienz würde beeinträchtigt.

Zusammenfassung: Ja, wenn Sie auf magische Weise eine FH in den Weltraum bekommen und vollgetankt haben, wäre das nützlich. Das geht aber nicht, indem man es auf eine andere FH setzt.

Das Verhältnis von Schub zu Gewicht einer Rakete ist beim Abheben sehr wichtig, da die Rakete gegen die Schwerkraft ankämpfen muss, nur um die Startrampe zu verlassen. Darüber hinaus führt jede Sekunde, die mit dem Kampf gegen die Schwerkraft verbracht wird, zu einem Schwerkraftverlust.

Eine Rakete, die sich bereits im Orbit befindet, benötigt keinen besonders hohen TWR und muss sicherlich nicht > 1 sein. Wenn Sie also die Masse eines vollgetankten FH in den Orbit bringen könnten, wären Sie ohne all die zusätzlichen Triebwerke besser dran des Seitenverstärkers. Wahrscheinlich wäre ein einzelner Merlin für die meisten Missionen geeignet. Lassen Sie den mittleren Kern einfach etwas länger brennen.

Denken Sie daran, dass Ionentriebwerke für interplanetare Reisen (und sogar für den Eintritt in eine geosynchrone Umlaufbahn) nützlich sind und ihr Schub im Vergleich zu einem einzelnen Merlin sehr gering ist.