Wie würde man den für ein Raumschiff erforderlichen Mondstartschub berechnen?

Ich habe das Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von 2,12 verwendet, um den Schub zu bestimmen, den mein Raumfahrzeug für einen Mondstart benötigt, Apollo Lunar Ascent Stage Thrust to Weight Ratio . Ist dies eine geeignete Methode zur Bestimmung und Dimensionierung meines Raumfahrzeugs basierend auf dem erforderlichen Schub unter Verwendung des Schub-Gewichts-Verhältnisses des Mondaufstiegsmoduls?

Die Schwerkraft der Mondoberfläche beträgt 0,17 g. Das bedeutet, dass ein Fahrzeug mit einem Schub-zu-Gewicht-Verhältnis von mehr als 0,17 abheben kann. Ist das Ihre Frage?
Wenn mein Raumschiff zum Beispiel 45.000 kg wiegt. Wie viel Schub muss mein Triebwerk erzeugen? Ich weiß, dass Sie die Schwerkraft erwähnt haben. Allerdings muss mein Raumschiff auch das T/W = 2,12 erfüllen, ähnlich dem T/W-Verhältnis der Lunar Ascent Modules des Mondmoduls.
Wenn Sie T/W sagen, meinen Sie mit "W" das Gewicht auf der Erde oder das Gewicht auf dem Mond?
Ja, Masse*Mondgravitation (1,62 m/s^2)

Antworten (1)

Sie brauchen nicht genau 2,12: 1 Schub zu Gewicht; Wenn Sie weniger haben, benötigen Sie etwas mehr ∆v, um die Umlaufbahn zu erreichen, da Sie bei Ihrem langsameren Aufstieg mehr Höhe durch die Schwerkraft verlieren, und wenn Sie mehr haben, benötigen Sie etwas weniger ∆v. Offensichtlich brauchen Sie etwas mehr als 1:1 oder Sie werden sich nicht bewegen, bis Sie genug Treibstoff verbrannt haben, um Ihr Gewicht unter Ihre Schubkraft zu senken.

Die genaue Leistung, die Sie benötigen, hängt von einer Vielzahl technischer Faktoren ab, aber etwa 2:1 Anfangsschub zu Gewicht ist eine gute Faustregel für den Mondstart.

(Wenn Sie von der Erde abheben, können Sie stattdessen mit etwas wie 1,2-1,4: 1 Anfangs-T / W davonkommen, was in der Anfangsbeschleunigung vergleichbar ist.)

Für ein 45-Tonnen-Raumschiff, um eine Beschleunigung von 3,4 m / s ^ 2 (etwa 2,1: 1 TWR) zu erzeugen, sagt mir Wolfram Alpha, dass Sie 153 kN Schub benötigen .

Sie können dies anhand der Aufstiegsstufe des Apollo-Mondmoduls überprüfen, die etwa 4,7 Tonnen (10,4% des Gewichts Ihres Raumfahrzeugs) betrug und einen Motor hatte, der 16 kN erzeugte (10,5% des Schubs meiner Antwort).

Gibt es einen anderen Ansatz oder eine Gleichung zur Bestimmung des erforderlichen Schubs, wenn ich das Delta-V für den Mondstart und die Masse meines Raumfahrzeugs hätte?
Ohne die Schub- und Flugbahninformationen kennen Sie das ∆v nicht, um die Mondumlaufbahn zu erreichen. Sie müssen den Start iterativ simulieren, um festzustellen, ob Sie eine geeignete Kombination aus Schub und spezifischem Impuls haben; dafür gibt es keine einfache gleichung. Was versuchst du eigentlich zu erreichen?