¿Delta V depende de la masa del vehículo de lanzamiento y de la carga útil?
He leído en muchas referencias que Delta V es fijo o constante, por ejemplo (Delta V a LEO = 10km / s). No mencionaron la masa de la carga útil ni la masa del propulsor, y tampoco mencionaron que su aproximación resulta. De mi lectura, espero que Delta no dependa también de la distancia de la Misión. ¿Alguien tiene una respuesta clara para mí?
Respuestas
Otra forma de decir delta V a LEO = 10 km / s es esta:
- Para estar en órbita, una cosa debe moverse horizontalmente a una velocidad de al menos 7.8 km / s.
- Para llegar a la órbita, el cohete que lo entregue tendrá que alcanzar esa velocidad y salir de la atmósfera.
- Mientras lo hace, el arrastre de la gravedad y la resistencia del aire hacen que tenga que ejercer tanta fuerza como si estuviera acelerando hasta 10 km / s, no 7.8 km / s.
Independientemente del tipo de cohete que esté utilizando, sea cual sea la carga útil, debe calcular si el empuje del motor será lo suficientemente fuerte, lo suficientemente largo, para que la carga útil alcance esa velocidad final y esté en posición de permanecer en órbita.
Para hacer eso, usa la ecuación del cohete Tsiolkovsky .
Pensar en la distancia de la misión se hace mejor en términos de pensar en cuánta gravedad tienes que superar para llegar a donde quieres ir. Una vez que estás en el espacio, no hay fricción de ningún tipo * que te frene, así que seguirás avanzando a la velocidad que tenías cuando llegaste al espacio, y tu rumbo solo se verá afectado por la gravedad.
Pero tomemos el ejemplo de LEO. Una vez que una cosa se ha puesto en órbita, normalmente todavía no está en la órbita deseada. Entonces, su motor tiene que encenderse nuevamente por un tiempo para moverlo a la órbita correcta. Puede que tenga que hacerlo dos veces. Y lo que realmente necesita hacer es cambiar su velocidad en la cantidad correcta, en el momento correcto, para terminar en la órbita correcta. Para calcular lo que se necesita hacer, eso es lo primero que necesita saber y, a partir de eso, averigua cuánto combustible necesita el motor que se está utilizando para hacerlo.
* De acuerdo, en realidad en LEO todavía hay un poquito de aire, y con el tiempo ralentiza las cosas. Entonces, por ejemplo, la ISS necesita ser impulsada ocasionalmente para mantenerla a la altitud correcta.
El delta V teórico simple para lograr una órbita particular es constante, pero en la práctica (o en un análisis más detallado) Delta V no es constante por varias razones.
Para los lanzamientos desde la superficie de una luna o planeta, delta V será mayor que el valor teórico porque:
Un cohete no podrá alcanzar la órbita instantáneamente, necesitará acelerar durante algunos minutos y durante este tiempo perderá energía debido a la gravedad aumentando delta V.
Si hay una atmósfera como en la Tierra, esto también proporcionará resistencia, lo que ralentizará el cohete y aumentará el delta V requerido dependiendo de la aerodinámica del cohete.
Si el lanzamiento es desde un cuerpo giratorio, delta V también dependerá del sitio de lanzamiento y la dirección del lanzamiento. Los sitios de lanzamiento ecuatoriales requerirán menos delta V si se lanza en la dirección de rotación (progrado) y mucho más si se lanza en la dirección opuesta (retrógrado). Los sitios de lanzamiento polares requerirán un delta V intermedio.
Los cálculos de Delta V para pasar de un planeta u órbita lunar a otro también sufren complicaciones:
Depende de la alineación planetaria en el momento de la salida. Algunas fechas de salida requieren más delta V que otras y esto también puede variar de un año a otro. Esto se complica aún más si el planeta o la luna no están orbitando en el mismo plano que el cohete.