Was ist die größte Einzelobjekt-Nutzlast, die jemals in den Weltraum gehoben wurde?

Je nach Ihren Definitionen scheinen die Konkurrenten das US Space Shuttle, Buran, Apollo 17 oder Skylab zu sein.

Apollo 17 + S-IVB translunar     143 t?
STS, maximum payload             115 t
Discovery STS-82                 106 t
STS, no payload                   90 t
Buran + payload                   87 t?
Polyus                            80 t?
Skylab                            77 t
Buran, no payload                 75 t? 
Apollo 17 CSM/LM                  47 t

Skylab war 77 Tonnen schwer und wurde als einzelne Nutzlast auf einer zweistufigen Version einer Saturn V gestartet (tatsächlich wurde die Station von einer dritten Stufe der Saturn V umgebaut).

Der Apollo CM/LM -Stack wog weniger als 45 Tonnen, aber für die Mondmissionen blieb er im erdnahen Orbit an der S-IVB-Drittstufe des Saturn befestigt, die den Treibstoff und den Motor für die translunare Injektionsverbrennung lieferte. Die S-IVB verbrannte eine kleine Menge ihres Treibstoffs, um in LEO einzudringen, aber das kombinierte translunare Raumschiff wog über 115 Tonnen.

Die Apollos nahmen im Laufe des Programms leicht an Gewicht zu, da die Trägerraketentriebwerke verbessert, das Vertrauen in die Sicherheitsmargen verbessert und mehr Ausrüstung mitgebracht wurden. Apollo 16 und 17 waren die schwersten, wobei 16 beim Start etwas mehr wog und 17 etwas mehr in LEO (nachdem sie etwas weniger Treibstoff verbraucht hatten, um dorthin zu gelangen). Das Addieren der Startgewichte der in Apollo By The Numbers aufgeführten Komponenten und das anschließende Subtrahieren der LES und des Treibstoffs, der bei der ersten Verbrennung der dritten Stufe verwendet wurde, deutet auf eine Orbitalmasse von über 140 Tonnen hin.

Der Space-Shuttle-Orbiter wiegt trocken über 68 Tonnen und trägt eine Nutzlast von bis zu 25 Tonnen; sein maximales Startgewicht reichte bis zu 115 Tonnen. Ich habe eine Quelle gefunden, die die Orbitalmasse von Discovery mit 106 Tonnen für die STS-82-Mission angibt. Wie beim S-IVB ist der Orbiter mehrdeutig Teil Trägerrakete und Teil Nutzlast.

Der sowjetische Energia -Booster war nach dem Saturn V der zweitgrößte Nutzlast-zu-LEO mit einer Kapazität von ungefähr 100 Tonnen. Es flog zweimal: einmal mit der in Puffins Antwort beschriebenen Polyus-Nutzlast, einmal mit dem Raumflugzeug Buran. Astronautix schafft es, zwei sehr unterschiedliche Gewichtsangaben für Buran auf einer einzigen Seite anzugeben. Es ist entweder etwas leichter oder etwas schwerer als STS.

Unter dem Motto "abhängig von Ihren Definitionen" könnte man auch an das 1987 gestartete Polyus -Raumschiff denken. Die Masse des Raumfahrzeugs betrug 80 Tonnen.

Gedanken zu Definitionen:

• etwas schwerer als Skylab, weniger als der SIVB/LM/CSM-Stack
• es erreichte keine stabile Umlaufbahn, vielleicht 155 km .

Das Energia-Fahrzeug funktionierte korrekt und der Polyus trennte sich korrekt. Der Missionsplan sah jedoch vor, dass die Polyus die endgültige Einfügung in die Umlaufbahn selbst abschließen sollte, was aufgrund eines Fehlers in Polyus selbst nicht geschah und sie wieder in den Südpazifik eintrat.

Das Bild ist von hier

Ich habe diese Frage in Bezug auf zwei Metriken interpretiert: nutzbare Nutzlastmasse in die Umlaufbahn und injizierte Gesamtmasse in die Umlaufbahn – wobei letztere inerte Stadien nach dem Ausbrennen umfasst.

Die höchste nutzbare Nutzlastmasse für den erdnahen Orbit geht an das dreistufige Saturn V SA-512-Fahrzeug, das für Apollo 17 verwendet wird. Apollo Project: Exploring the Moon von Robert Godwin gibt die in einer Erdumlaufbahn von 171,3 x 168,9 km platzierte Masse mit 311.151 lb an oder 141.136 kg. Keiner der Apollo-Mondflüge beförderte mehr Masse zu LEO, obwohl das SA-511-Fahrzeug von Apollo 16 eine etwas größere Nutzlast zu TLI beförderte (48.617 kg gegenüber 48.609 kg, wobei die Nutzlast CSM, LM und SLA umfasst).

Der Mondbooster Saturn V ist ein seltsamer Fall, wenn es um LEO-Nutzlast geht. Bemerkenswerterweise ist die LEO-Nutzlast dieselbe wie die gesamte eingespritzte Masse. Die dritte Stufe gilt jedoch als Teil der Nutzlast, da sie für ihre Mission, Menschen und ihre Raumfahrzeuge zum Mond zu befördern, unbedingt erforderlich ist.

Ein dreistufiger Saturn V ist also kein LEO-optimiertes Fahrzeug – wohl aber eine zweistufige Variante. Der Saturn V SA-513, der zum Start des Skylab OWS verwendet wurde, weist eine noch größere injizierte Gesamtmasse auf:

http://forum.nasaspaceflight.com/index.php?topic=12519.20 Liefert erwartete Massen.

https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730025115.pdf Stellt erwartete und tatsächliche Massen des Fluges bereit.

• Skylab OWS = 88.497 kg
• S-II/OWS-Zwischenstufe = 3.453 kg
• Trockene Stufe S-II = 36.654 kg
• LOX-Reste = 8.324 kg
• LH2-Reste = 2.790 kg
• S-II andere = 2.827 kg
• S-IC/S-II-Zwischenstufe = 4.986 kg

Die Gesamtmasse auf einer Umlaufbahn von 434 x 442 km bei 50 Grad Neigung wird mit 147.531 kg angegeben. Beachten Sie, dass sich die S-IC/S-II-Zwischenstufe nicht trennen konnte, nachdem sie durch Trümmer beschädigt wurde, die während der S-IC-Verbrennung von der OWS herunterfielen, und dennoch den ganzen Weg in die Umlaufbahn getragen wurde. Der Flugbewertungsbericht von MSFC für SA-513 vom August 1973 listet die optimal berechnete eingespritzte Gesamtmasse mit 319.129 lb (144.755 kg) auf, aber dies berücksichtigte nicht das Scheitern der S-II-Zwischenstufe oder, lustigerweise, die Überleistung der S- IC-Stufe, die zu einem um 3,9 % höheren Impuls führte als von der ersten Stufe erwartet.

Abzüglich der S-II-Trockenmasse, des Treibstoffs und aller anderen Bühnenzubehörteile lieferten die beiden Bühnen des SA-513-Fahrzeugs 91.950 kg in Form von Skylab, seiner Verkleidung und seiner Stützstruktur. Einschließlich der S-IC/S-II-Zwischenstufe, die unnötigerweise in die Umlaufbahn gezogen wurde, würde dies auf 96.936 kg ansteigen, ist aber ansonsten irrelevant.

Daher liegt der Rekord für die größte von einer einzelnen Trägerrakete in den erdnahen Orbit injizierte Gesamtmasse bei 147.531 kg und gehört der zweistufigen Skylab-1 Saturn V SA-513. Diese Masse wurde in eine Umlaufbahn von 434 x 442 km mit einer Neigung von 50 Grad gebracht. Davon entfielen 91.950 kg auf die eigentliche Nutzlast, während die restliche Masse die inerte zweite Stufe, Resttreibstoff und sonstiges Zubehör darstellte.

Der Rekord für die größte funktionale Nutzlastmasse in den erdnahen Orbit durch eine einzelne Trägerrakete liegt bei 141.136 kg und gehört der dreistufigen Apollo 17 Saturn V SA-512. Diese Masse wurde in eine Umlaufbahn von 171,3 x 168,9 km mit einer Neigung von 28,5 Grad gebracht. Davon bildeten 48.609 kg die Nutzlast des Mondraumfahrzeugs, während die verbleibende Masse die teilweise betankte Transferstufe darstellte, die für die Mondmission erforderlich war.

Wenn wir das Größte so beurteilen, dass es die längste lineare Abmessung bedeutet und nur starre Strukturen (keine Halteseile) zählen, dann ist der DSX-Satellit das größte Einzelobjekt, das jemals mit 80 Metern von Spitze zu Spitze des größten Auslegers des Raumfahrzeugs, eines VLF, gestartet wurde Antenne, die Experimente zwischen dem Raumfahrzeug und der lokalen Population gefangener Elektronen ermöglicht. Dieser Ausleger war ursprünglich auf 54 Meter ausgelegt, wurde aber später auf 80 Meter erhöht, nachdem der endgültige Anbieter ausgewählt worden war. https://spacenews.com/air-force-experimental-satellite-billed-as-the-largest-unmanned-structure-in-space/

DSX wurde am 25. Juni 2019 gestartet ( https://space.skyrocket.de/doc_sdat/dsx.htm ) und der WPX-Boom wurde am 12. Juli eingesetzt.