Robert Frost: ¿Es cierto que una nave espacial usa más combustible para pasar de la superficie a la órbita que para llegar a la superficie de la luna?

“¿Es cierto que una nave espacial usa más combustible para pasar de la superficie a la órbita que para llegar [de] la órbita a [la] superficie de [la] luna?”


En términos de energía, sí lo es. Algunos libros (¡y muchas historias de ciencia ficción!) Se refieren al problema como “salir de un pozo de gravedad”. Para llegar a la órbita terrestre baja (LEO), debes superar la gravedad de la Tierra mientras te abres camino a través de las capas bajas y gruesas de la atmósfera, y finalmente alcanzar una velocidad de aproximadamente 28,000 km / h. Eso requiere una cantidad colosal de energía.

Agregue al problema que con nuestra tecnología, la única forma de hacerlo es usar motores de cohete. Eso significa que aproximadamente el 90% de su vehículo de lanzamiento no llega a la órbita; necesita enormes cantidades de combustible para proporcionar esa energía y necesita tirar la masa innecesaria como tanques vacíos. En primer lugar, se debe levantar toda esa masa de la plataforma de lanzamiento, por lo que está pagando un precio increíble solo para seguir su camino.

Una vez que estás en LEO, la velocidad de tu nave espacial es alta y superas todos los atisbos de atmósfera. Tiene mucha energía, la mayor parte de la energía que necesitaría para llegar a cualquier parte de nuestro sistema solar. Tienes otra gran ventaja: no tienes que hacerlo todo de una vez.

Cuando estás entrando en órbita, no puedes detenerte en el camino. Puedes llegar a orbitar o golpear el suelo (o el agua) en algún lugar. Cuando salgas de la órbita, puedes perder el tiempo si es necesario. Por ejemplo, podría hacer una serie de pequeñas quemaduras para expandir su órbita y aumentar su energía. O bien, podría usar un sistema de propulsión iónica y ejecutar un pequeño propulsor durante muchas, muchas horas y aumentar su energía a una velocidad muy lenta.

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Oh si. En el Apolo 11, requirió 5.692.177 libras (2.581.928 kg) de propulsores para llevar la nave espacial desde la superficie de la Tierra a una órbita de estacionamiento a 115 millas (185 km) sobre la superficie. Se necesitaron 156,679 lb (71,068 kg) de propelente para llegar desde esa órbita de estacionamiento a la vecindad de la Luna. Y luego 24.024 lb (10.897 kg) de propelente para insertar en una órbita lunar Y luego 17.414 lb (7.898 kg) de propelente para llevar el Módulo Lunar desde esa órbita de estacionamiento hasta la superficie de la Luna.

Eso significa que se necesitó 30 veces más combustible para llegar desde la superficie de la Tierra a la órbita de estacionamiento que para llegar desde la órbita de estacionamiento de la Tierra a la superficie de la Luna.

Hay algunas razones por las cuales:

  1. Saliendo del pozo de gravedad de la Tierra . Cuanto más cerca esté la nave espacial de la Tierra, más esfuerzo se necesita para alejarse de la Tierra.
  2. Adquiriendo la velocidad . Llegar a la órbita de estacionamiento alrededor de la Tierra requirió pasar de 0 mph a 17,500 mph (28,100 kph). Llegar de la órbita de estacionamiento a la Luna requirió pasar de 17,500 mph (28,100 kph) a 24,500 mph (39,400 kph).
  3. Llevar el combustible . Imagina que vas a hacer una caminata de 10 días. El primer día, su mochila es muy pesada porque contiene diez días de comida, agua y suministros. El día diez, su mochila es liviana porque transporta solo la comida, el agua y los suministros necesarios para ese día. La relación propulsor a carga útil para la misión fue de 50 a 1.