Wenn ich an einer Beispiel-Rückkehrmission zu Ceres mit einem ähnlichen Antriebstechnologiepaket wie Dawn interessiert bin, welche Art von zusätzlichem Antrieb wäre erforderlich, um zu landen und dann zurückzukehren?
Berechnungen in [1] und [2] ergeben, was zu erreichen ist du benötigst 503m/s, und zu erreichen 356 m/s. Angesichts der freien Rotation am Äquator von 94 m / s benötigen Sie a V von 410 m/s für oder 262m/s für .
Meine Frage ist: Abgesehen von den großen Mengen an zusätzlichem Kraftstoff für die Rückfahrt, welche Antriebssysteme wären geeignet, um diesen zusätzlichen Kraftstoff auszugleichen V. Ich hätte gedacht, dass es die anfänglichen 262 m/s sind, die zu erreichen sind Das ist unerschwinglich, da Sie nach dem Umlauf weiterhin Ionentriebwerke verwenden können, bis erreicht. Welche Art von Technologie ist also für diesen Bereich geeignet?
Dawns Nassmasse betrug ~1300kg und so Der zur Überwindung der Schwerkraft erforderliche Schub beträgt also 370 N (obwohl dies aufgrund höherer Anforderungen an Treibmittel und zusätzliches Antriebssystem skalieren würde).
Für den Asteroidenabbau scheint mir eine Kombination aus effizienten Ionentriebwerken mit einem zusätzlichen Antriebssystem zu erreichen erforderlich.
Eine Hydrazin-Monopropellant-Rakete hätte einen spezifischen Impuls von etwa 230-240 Sekunden und damit eine Abgasgeschwindigkeit von etwa 2000 m/s. Die Raketengleichung sagt uns dann, dass das für ein Delta-V von 262 m/s ein Massenverhältnis von etwa 1,13 bedeutet, also vielleicht 130 kg Hydrazin für eine 1 Tonne Nutzlast. Der Vorteil eines Monotreibstoffs ist Einfachheit und Zuverlässigkeit. Zurück in der Ceres-Umlaufbahn könnte der Hydrazin-Antrieb aufgegeben werden, wodurch die Masse reduziert wird, die der Ionen-Antrieb benötigt, um auf die Rückflugbahn der Erde zurückzukehren.
Sie würden auch eine ziemlich ähnliche Menge Treibmittel für eine weiche Landung benötigen. Die Delta-Vs sind viel geringer als die Abgasgeschwindigkeit, sodass die "Tyrannei der Raketengleichung" noch nicht wirklich zutrifft.
Es gibt andere Möglichkeiten, die Mission zu gestalten, wenn dies zu viel Treibstoff ist. Am offensichtlichsten könnten Sie einen Lander und einen Orbiter haben und den Lander eine kleine Kapsel mit Proben in den Orbit starten lassen, wo der Orbiter damit andockt und sie nach Hause bringt. Sie könnten auch zu einem komplexeren Motor wie einem Bitreibstoff wechseln, um einen höheren spezifischen Impuls zu erzielen.