美國阿波羅登月之後燃料足夠返回嗎?
我查了一下,長征三號丙火箭的標準地球同步轉移軌道(GTO)運載能力為3.8噸。
土星5號的近地運載能力是 110-125噸,把它標準化,同步軌道的運載能力大概是近地軌道的3/5左右。那就是70T。
發射逃逸系統(LES)重量4.2T(4200kg)(這個重量後面就算一半,畢竟入了宇宙就扔了)
阿波羅分2個型號,1個20T一個16T(The Apollo 1 spacecraft weighed 45,000 lb (20,412 kg), while Apollo 7 weighed only 36,993 lb. (16,520 kg.))
Launch mass是 應該是不含燃料的,因為光氧氣就是10多T重。
32,390 pounds (14,690 kg) Earth orbit
63,500 pounds (28,800 kg) Lunar(這個重量我會再減2T,但是氧氣我就不減了,因為發射到大氣層外就幾分鐘也呼吸不了多久)說實話我也不知道這個發射總質量有沒有算燃料進去。。。
(he
two blocks were essentially similar in overall dimensions, 巴拉巴里 resulted in weight reduction in Block II. )因為阿波羅飛船不一定執行登月任務所以LM倉不算在內
大家看圖也可以得到。
還有
SM倉帶的氧氣
Sector 2 (70°) 巴拉巴里
51 inches (1.3 m) in diameter, and contained 13,923 pounds (6,315 kg) of oxidizer.
Sector
3 (60°) 巴拉巴里 (5,118 kg) of oxidizer.
Sector
5 (70°) 巴拉巴里 and held 8,708 pounds (3,950 kg) of fuel.
Sector
6 (60°) 巴拉巴里 It held 7,058 pounds (3,201 kg) of
fuel.
登月的話這些氧氣都是後來加的吧?Apollo Lunar Module 登月艙
Launch mass 33,500 pounds (15,200 kg
Spacecraft Lunar Module Adapter (SLA) 飛船/登月艙接合器
Weight: 4,050 lb (1,840 kg)
那就是26T+6T+5T+4T+3T+15T=59T...估計剩下的11T運載量全部用來裝N2O4這種燃料,可能有能量質量比更高的燃料。
請問這11T燃料可以將飛船從同步軌道飛過去然後飛回來,再在大氣層外減速到大氣層內嗎?
中國是3,8T就裝了飛過去和飛回來的燃料,返回是再入式的。
因為今天的度娘實在太B*TCH在邊上放一個,手賤點了一下。。我只是想看看這酒好喝不的說。
足夠的。
首先糾正一下,你說的氧氣是供服務艙燃料電池發電用得,不是用作推進的。服務艙和登月艙用得是 Aerozine 50 + N2O4 的燃料。
齊奧爾科夫斯基火箭公式 DeltaV = g*Isp*ln(M0/M1)
各艙的重量數據(來自wikipedia):
指令艙:5500kg
服務艙:24500kg,燃料重量:18400kg
登月艙上升級:4700kg,燃料重量:2353kg
登月艙下降級:10334kg,燃料重量:8200kg
與土星五號第三級分離時的總重量為45000kg
發動機比沖Isp 311s
月球環繞速度1680m/s,月球逃逸速度2380m/s
1.地月轉移
土星五號第三級在地球軌道把飛船加速到接近第二宇宙速度,約10800m/s,之後飛船靠慣性沿地月轉移軌道飛向月球,其間受地球引力吸引不斷減速,到地月引力中性點是速度降到800m/s,之後月球引力佔優,飛船開始加速,因此要被月球引力捕獲,服務艙需要點火減速,按照阿波羅16號的數據Apollo 16 Flight Journal Chapter 11,速度改變數大約854m/s,代入火箭公式,m0/m1 = exp(854/311/9.8) = 1.32,即服務艙消耗的燃料與總質量的比值 = (1.32 - 1)/1.32 = 24%,理論需要消耗的燃料質量 = 45000*24% = 10900kg,此時服務艙重 24500 - 10900 = 13600kg,剩餘燃料7500kg。
2.登月艙下降
速度該變數為月球環繞速度1680m/s,代入火箭公式m0/m1 = exp(16800/311/9.8) = 1.74,即登月艙下降級消耗燃料與登月艙總質量比值 = (1.74 - 1)/1.74 = 42.5%,理論需要消耗的燃料質量 = (4700 + 10334)*42.5% = 6318kg,而下降級有8200kg的燃料,用來彌補克服高度下降帶來的等效速度該變數和懸停時的燃料消耗。
3.登月艙上升
速度該變數為月球環繞速度,同理登月艙上升級消耗燃料與登月艙上升級總質量比值 = (1.74 - 1)/1.74 = 42.5%,理論需要消耗的燃料質量 = 4700 *42.5% = 1997kg,而登月艙上升級有2353kg燃料,同樣為了彌補高度上升帶來的等效速度該變數。
4.返回
速度該變數為1000m/s,阿波羅11號數據 Apollo 11 Flight Journal,代入火箭公式m0/m1 = exp(1000/311/9.8) = 1.39,即服務艙消耗燃料與服務艙和指令艙總質量比值 = (1.39 - 1)/1.39 = 28%,此時服務艙和指令艙的總質量 = 13600 + 5500 = 19100kg,理論所需燃料= 19100 * 28% = 5348kg,而服務艙還剩7500kg燃料。
夠,因為它確實返回了
返回的整個過程一直是在做減法,下降級被留在了月球上,上升級在月球軌道和服務艙對接,後來也被扔了,回到地球軌道,服務艙也留在軌道上,只剩返回艙再入大氣層,再入過程主要依靠大氣層阻力減速,不需要燃料。實際上整個過程都是在做減法,飛船消耗燃料,質量一直在減少。推力恆定,質量一直在減少。(F=ma)
閑扯一句:服務艙去月球的burn time&>回來時的burn time。
因為有地球引力這個東西,返回的時候只要加速到月球逃逸速度△v只有0.幾km/s,就可以飛離月球靠地球引力吸回地球,然後進入大氣層靠空氣摩擦減速就可以了
相當於你把一個球扔到五層樓的陽台上要很大的力氣,但是在五層的人只要輕輕一堆就能讓球從五樓扔回來
阿波羅11號返回時服務艙大約還剩1/8的燃料,等到後期阿波羅15號的時候增加了一些科學載荷燃料幾乎只剩下百分之幾,手頭上沒詳細資料,先大概提供一點信息
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