ask@me.com (PeterBP) writes:
> Hvor tung (eller retter - hvor stor skal g ved overfladen være) skal
> jorden være før det ville umuligt at sende kemisk drevne raketter i
> rummet?
Jeg tror ikke, at der er en fast grænse.
Den acceleration, som en raketmotor giver til raketten er u*dm, hvor u
er udstødningsgassens hastighed i meter/sekund og dm er mængden af gas
i kg/sekund. Det giver et tal med enheden kg*m/s^2. For at kunne
løfte raketten, skal dette tal delt med rakettens startmasse i kg være
over tyngdeaccelerationen målt i m/s^2. Hvis blot du kan løfte
raketten (dvs. accelere den med mere end tyngdeaccelerationen), så kan
i i princippet opnå undslippelseshastighed -- for du kan bare lave
successesivt mindre og mindre rakettrin, sådan at raketten, hvergang
et trin afkobles, har samme forhold mellem brændstofmasse og
totalvægt. Det sidste trin bliver _meget_ mindre end det første, men
der er ikke nogen teoretisk grænse for for mange trin du kan have
(hvis du har materialer, der kan holde til det).
Så det er et spørgsmål om dels, hvor hurtigt din udstødning er, og
hvor stor en del af brændstoffet du kan udstøde pr. sekund.
Hastigheden for udstødningen afhænger af en kombination af
brændstoffets energiindhold og dysens geometri -- generelt kan du øge
hastigheden med en længere dyse, men trykket falder også, og hvis
trykket bliver mindre end det atmosfæriske tryk, kommer der
tilbageløb, som mindsker effektiviteten. Der er altså (givet et fast
energiindhold og atmosfærisk tryk) en praktisk øvre grænse for u.
I teorien kan du afbrænde hele dit brændstof på en brøkdel af et
sekund for at maksimere accellerationen, så jeg kan ikke se nogen
teoretisk øvre grænse for dm.
En teoretisk grænse er der dog -- du kan ikke brugen en raket til at
slippe væk fra et sort hul. Men om der er en teoretisk grænse før
denne kan jeg ikke sige.
I praksis tror jeg ikke, at kemiske raketter dur til planeter, der er
væsentligt større end jorden. Brændstoffet udgør over 90% af
startmassen for raketter, der sender satelliter i kredsløb, og en stor
del af den resterende masse er raketten selv, så nyttelasten er en
endnu mindre procentdel. Saturn V (den stærkeste løfteraket til dato)
havde en startvægt på lidt over 3000 tons og kunne bringe 118 tons
(lidt under 4%) til et lavt kredsløb (LEO) og kun omkring 45 tons til
undslippelseshastighed.
Torben
|