Welche Tonnage können aktuelle schwere Raketen auf dem Mond landen?

Masse zu LEO ist so etwas wie ein Standard beim oberflächlichen Vergleich der Nutzlastkapazität verschiedener Raketen, zumindest für die googelnde Öffentlichkeit. Es gibt viele LEOs und es hängt davon ab, wo der Start stattfindet und so weiter. Aber besonders wenn es berücksichtigt, was tatsächlich zu LEO gehoben wurde, ist es eine grobe Richtlinie und nützlich für den relativen Vergleich (hoffe ich).

Ich frage mich, ob eine solche Masse für LEO einfach und grob in eine Masse auf der Mondoberfläche umgewandelt werden könnte? Und wenn ja, in ein paar unterschiedlichen Szenarien wie zum Äquator oder zu einem Mondpol, wenn das wichtig ist. Und der Einfachheit halber betrachten wir nicht den langfristigen Antrieb mit niedrigem Schub, sondern nur chemische Raketentechnik.

Mit schweren Raketen meine ich die 12-23 Tonnen der LEO-Typen (Atlas, Delta, Ariane, Proton, Zenit, Mitsubishi, Long March, Falcon). Wie oft können sie heute sanft auf der Mondoberfläche landen ?

Eigentlich ist LEO zur Mondoberfläche das, wonach ich suche. Und ein herkömmlicher Lander, Dinge, die innerhalb weniger Jahre erledigt wurden oder vernünftigerweise erledigt werden könnten. Oder wie viel Unterschied eine machbare Innovation machen könnte. Wenn die Besonderheiten für eine grobe Einschätzung zu wichtig sind, dann schade.
Danke fürs klarstellen! Ich glaube, dass dies jetzt beantwortet werden kann, indem man einen vernünftigen Bruchteil der Lander-Nutzlast-Masse annimmt.
„Ich frage mich, ob eine solche Masse für LEO einfach und grob in eine Masse auf der Mondoberfläche umgewandelt werden könnte?“ Nicht wirklich, da ein Fahrzeug / eine Ladung in LEO dann Ionenmotoren oder Sonnensegel verwenden kann, um Orte zu besuchen, die weit von der Erde entfernt sind (bei genügend Zeit). ZB Berücksichtigung von Nutzlast, Motoren und Treibstoff, wenn Ionenmotoren verwendet würden, um eine Last von LEO zu LMO (Low Moon Orbit) zu bewegen, würde dies vermutlich die Masse erhöhen, die zur Mondoberfläche transportiert werden könnte.

Antworten (2)

Hier ist eine Tabelle, die die Delta-V-Anforderungen im Erde-Mond-System zeigt :

         Delta-V-Budget. Erde-Mond-Raum.

Damit braucht es 5.930 m/s, um von LEO zur Mondoberfläche zu gelangen. Die Centaur V2-Oberstufe könnte dies als einstufige Einbahnstraße tun. Es hat eine geladene Masse von 23 Tonnen (mT) und eine Leermasse von 2,2 mT mit einem Isp von 451 s. Dann könnte es 5 mT von LEO zur Mondoberfläche transportieren:

451 ⋅ 9.81 ln ⁡ 23 + 5 2.2 + 5 = 6 , 010  Frau

Es würde Landebeine benötigen, aber diese machen normalerweise einen Bruchteil des gelandeten Gewichts aus und würden sogar noch weniger Masse für die 1/6-Schwerkraft des Mondes benötigen.

Die gesamte Bruttomasse, beladene Stufe plus Nutzlast, von 28 mT könnte von der Delta IV Heavy, die aufgerüstet wurde, um 28 mT in die Umlaufbahn zu befördern, zu LEO transportiert werden.

Es wären auch erhebliche Verbesserungen der Tankisolierung erforderlich, um das Verdampfen von LH2 auf ein handhabbares Niveau zu reduzieren. Und neue Strom-, Leit- und Kommunikationssysteme.

Die akzeptierte Antwort geht von einer einzigen wasserstoffbetriebenen Stufe für das gesamte TLI-to-Landing-Ding aus, was normalerweise nicht der Fall ist, da kryogener Wasserstoff auf dem Weg verdampfen würde.

Für eine genauere Schätzung müssen Sie also die LEO-zu-Mond-Delta-V-Anforderung in 3300 m / s für die translunare Injektion (auf einer wasserstoffbetriebenen Oberstufe mit einem ISP in den 400er Jahren) und 2600 aufteilen m/s orbitales Einsetzen und Landen (muss auf einem nicht kryogenen Hypergol mit einem ISP in den 300ern durchgeführt werden).

Dann führen Sie die Raketengleichung einmal für jede Etappe der Reise aus und stellen fest, dass Sie etwa 2,1 Tonnen TLI-Stufe benötigen, um 1 Tonne von LEO zum Mondabschnitt zu bringen, und etwa 3,6 Tonnen Orbiter / Lander beim Mondabschnitt zum Weichlanden 1 Tonne. Es ist also ein Gesamtmassenverhältnis von etwa 7,5 beteiligt.

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