Wie viel Treibstoff wäre erforderlich, um einen 300-Gramm-Satelliten mit Rockoon ins All zu schicken?

Wie viel Treibstoff wäre erforderlich, um einen 300-g-Satelliten mit einem Rockoon , der eine Höhe von 32 km erreichen kann, in den Weltraum zu schicken und den Satelliten dann mit einem APCP auf eine Neigung von 28 zu schicken, Apogäum: 350 km, Perigäum: 280 km ? Treibmittel?

Bitte geben Sie nach Möglichkeit die genaue Berechnung an, damit ich folgen kann.

Ich glaube nicht, dass die 32 km "Rockoon" -Höhe im Vergleich zum Start vom Boden überhaupt eine Rolle spielen. Das ausgefeilteste Konzept mit dem Luftschiff in den Weltraum, das ich kenne, ist das von JPaerospace jpaerospace.com/atohandout.pdf
Ich denke, die Luftdichte, also der Luftwiderstand, würde drastisch reduziert, daher der Kraftstoffbedarf, wenn ich richtig liege?
Die Luftdichte spielt keine Rolle, herkömmliche Raketen bewegen sich ohnehin langsam durch die untere Atmosphäre. Beim Starten geht es um Geschwindigkeit, nicht um Höhe. Sie müssen sich mit etwa 7.700 Metern pro Sekunde oder 28.000 Kilometern pro Stunde (100-mal schneller als ein F1-Rennwagen) bewegen, um nicht auf die Erde zurückzufallen. Ein Ballon tut sehr wenig, um das zu verbessern, er schafft nur eine problematische Umgebung für den Raketenstart. Andererseits scheint das Luftschiff-Weltraum-Konzept von JPaerospace einen Punkt zu machen.
Es ähnelt eher dem Plan von Jpaerospace, wir planen, Rockoon zu verwenden , was es tun würde, die Rakete auf 32 km Höhe zu bringen und eine kleine Rakete in den Weltraum zu starten. Nun, das ist der Plan.
@LocalFluff Rockets bewegen sich langsam durch die untere Atmosphäre, weil es eine unglaubliche Menge an atmosphärischem Luftwiderstand gibt. Eine Erhöhung der Starthöhe kann einen großen Unterschied bei den Treibstoffkosten ausmachen. Warum, glauben Sie, starten Raketen gerade nach oben und drehen sich erst ab einer bestimmten Höhe in die Horizontale?
Sie könnten mit einem Hohmann-Transfer von der Ballonstarthöhe zum Apogäum beginnen, vorausgesetzt, es gibt keinen atmosphärischen Widerstand, und dann eine Perigäum-anhebende Verbrennung am Apogäum. Dies würde Ihnen eine untere Grenze geben. Um etwas Genaueres zu tun, müssten einige Lofting-Simulationen ausgeführt werden, um die Luftwiderstandsverluste zu bestimmen.
Eigentlich denke ich, dass das Kniffligste daran die Inszenierung ist. Eine Festbrennstoffrakete hätte einen viel niedrigeren ISP als normale Orbitalraketen, was eine einzelne Stufe fast vollständig unbrauchbar macht. Die Raketenstrukturen werden mehr als 300 g wiegen, was das Problem sinnlos macht, selbst wenn es machbar wäre. Aber wenn Sie es inszenieren, betreten Sie einen viel größeren Gestaltungsraum.

Antworten (1)

Randall Munroe sagt es in seinem What If -Buch gut:

Der Grund, warum es schwierig ist, in die Umlaufbahn zu gelangen, ist nicht , dass der Weltraum hoch oben ist.
Es ist schwer in die Umlaufbahn zu kommen, weil man schnell sein muss

Sein 32 km höher spart nicht viel. Abheben einer Masse 32 km zu 302 km verbraucht 270 , 000 ⋅ 9.8 ≈ 2650 kJoule/kg.
Anheben einer Masse vom Meeresspiegel auf 302 km verbraucht ca 3 , 000 kJoule/kg.
Beschleunigung zu 7.73 km/sek Umlaufgeschwindigkeit, die hier angegeben wird, verwendet 1 2 ( 7730000 ) 2 ≈ 3 ⋅ 10 10 kJoule/kg, über 10 , 000 mal mehr.

Der Vergleich von potentieller und kinetischer Energie ist ein unvollständiges Modell. Während des vertikalen Aufstiegs kommt es zu zusätzlichen Kosten durch Schwerkraftverlust. Der Aufstieg kostet mehr Energie als der potentielle Energieunterschied zwischen den Höhen.
Schwerkraftwiderstand und atmosphärischer Widerstand sollten berücksichtigt werden.
@Erik: Sie sind wichtig für detaillierte Berechnungen, aber auf Konzeptebene nicht wichtig. Tatsache ist, dass 32 km reine Höhe (kein Geschwindigkeitsgewinn) auf dem Weg in die Umlaufbahn nicht so viel wert sind. Es wurden Starts von einem Flugzeug wie Pegasus abgesetzt, bei dem die Fluggeschwindigkeit ziemlich wertvoll ist.
Die atmosphärische Dichte bei 32 km ist im Grunde nichts ( en.wikipedia.org/wiki/US_Standard_Atmosphere#mediaviewer/… ) - also würde es einen großen Unterschied beim Design eines Fahrzeugs machen. Zum einen müssten Sie sich wahrscheinlich keine Gedanken über die Konstruktion eines Schubeimers machen, um das maximale Q zu reduzieren. Die Zeit, die Sie mit der Bekämpfung des Schwerkraftwiderstands verbringen würden, wäre auch viel geringer, sodass Sie wahrscheinlich ein Antriebssystem mit einem niedrigeren Schub-/Gewichtsverhältnis einbauen könnten . Das sind keine kleinen Vorteile. Natürlich ist es problematisch, einen Ballon mit einer vernünftigen Nutzlastgröße auszustatten
Das sind alles Effekte zweiter Ordnung. Wie ich einen Schubeimer kenne, soll er die Startrampe vor den Auswirkungen des Starts schützen, obwohl sich eine Google-Suche auf Düsentriebwerke konzentriert. Die Gravitation ist bei 32 km (fast) dieselbe wie auf Meereshöhe – vergleiche den Erdradius von 6371 km mit 6403 km – wen interessiert das? Das sind kleine Vorteile. Ein Ballon ist eine riesige zusätzliche Design-Herausforderung und ein Start aus der Höhe hilft nicht viel.
Der STS-Schubeimer sollte die Startrampe absolut nicht schützen. „Also drosseln wir kurz nach T Null, kurz nach dem Abheben, die Hauptmotoren wieder auf etwa 64 % der Nennleistung, um den dynamischen Druck auf das Fahrzeug auf einem Minimum zu halten externe Tank und die Feststoffraketen-Booster und der Orbiter wären zu hoch, weil wir schneller durch dieses Regime in der Atmosphäre fliegen würden, das als maximaler dynamischer Druck bezeichnet wird. " tinyurl.com/asz5avd
@RossMillikan Das Raumschiff muss auf etwa 100 km aufsteigen, bevor es die große horizontale Verbrennung ausführt. Die Schwerkraft beträgt 9,8 Meter/Sek.^2. Alle 102 Sekunden senkrechter Aufstieg kosten 102 Sekunden * 9,8 m/s^2 Schwerkraftverlust. Das sind 1 km/s. Die Zeit für einen 68 km langen vertikalen Aufstieg wäre wesentlich kürzer als die Zeit, die für einen 100 km langen vertikalen Aufstieg aufgewendet wird. Vor allem, wenn Sie nicht zurückdrosseln mussten, um ein übermäßiges maximales Q zu vermeiden.
Wie viel Treibstoff wäre erforderlich, um einen 300-Gramm-Satelliten mit Rockoon ins All zu schicken?
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