Wie viel Treibstoff wird für die Motorlandung und den Start auf dem Mars benötigt?

Angenommen, Sie sprechen nur von einer treibenden Landung ohne Fallschirme, würden Sie ungefähr 3,8 Kilometer pro Sekunde von Delta V benötigen ( aus der Karte unten ). Es sollte beachtet werden, dass die Menge an Delta V, die erforderlich ist, um auf einem Körper aus dem Orbit zu landen, ungefähr der Menge entspricht, die erforderlich ist, um den Orbit zu erreichen. ^Bildquelle

Zur Landung: Auf dem Mars gibt es etwas Luft, die Sie etwas verlangsamen wird, also sind 3,8 km / s von Delta V eine ungefähre Zahl, die höher ist als die Realität. Da der Widerstand aufgrund des Luftwiderstands das Fahrzeug verlangsamt und daher weniger Delta V zum Landen benötigt.

Ein wichtiger Faktor, um zu wissen, wie viel Treibstoff Sie tatsächlich für die Landung benötigen, ist die Effizienz der Treibstoffe. Unter Berücksichtigung des Apollo LEM, das Aerozine 50 und N2O4 verwendete und einen ISP von 311 (3047 m/s) erreichte, hatte es ein Verhältnis von Kraftstoffmasse zu Gesamtmasse von etwa 60 %. Aber der Mond benötigt viel weniger Delta V, um darauf zu landen als der Mars. Ein Fahrzeug, das mit den gleichen Kraftstoffen (N2O4 und Aerozine) betrieben wird, würde also ein Verhältnis von 0,72 Kraftstoffmasse zur Gesamtmasse benötigen. Dieses Verhältnis hängt jedoch wirklich von der Effizienz des Motors ab, da ein effizienterer Motor ein niedrigeres Verhältnis haben kann, ein weniger effizienter Motor jedoch ein höheres Verhältnis benötigt. .72, die über die Raketengleichung berechnet wurdeberücksichtigt den Luftwiderstand während der Landung nicht (was in diesem Fall hilfreich sein wird). Ein Lander würde also höchstens ein Verhältnis von 0,72 nur für eine Schublandung benötigen, wobei der Luftwiderstand vernachlässigt wird.

Um von der Oberfläche in den Orbit zu gelangen: Da die Menge an Delta V, die für eine Landung aus dem Orbit benötigt wird, ungefähr die gleiche ist, um von der Oberfläche in den Orbit aufzusteigen, gehen wir davon aus, dass 3,8 km/s Delta V benötigt werden. Es ist hilfreich zu wissen, dass diese Zahl tatsächlich viel näher an der Realität liegt, da der Luftwiderstand beim Aufstieg eine viel geringere Rolle spielt als beim Abstieg. Nehmen wir wieder die gleichen Treibstoffe wie beim Apollo LEM und gehen von einer Effizienz von 311s (3047m/s) aus.

3800=3047ln(10/Mf)

Das Mass Final liegt in diesem Fall bei etwa 2,8, was einen Prozentsatz von 72 % (wie bereits erwähnt) für die Treibstoffmasse zur Gesamtmasse ergibt, um die Marsumlaufbahn zu erreichen. Dies ist definitiv niedriger als das, was tatsächlich verwendet würde, da dies das absolute Minimum ist, um die Umlaufbahn zu erreichen. Sobald sich das Fahrzeug im Orbit befindet, muss es möglicherweise zu einem Rendezvous kommen und mehr Kraftstoff verbrauchen.

Auch hier gilt dieses Verhältnis von 0,72 nur für den LEM-Abstiegsmotor. Verwenden Sie einen effizienteren Motor und erhalten Sie niedrigere Übersetzungen und umgekehrt.