किसी रॉकेट को अंतरिक्ष में भेजने के लिए कितने ईंधन की आवश्यकता होती है?

Answer 1

सबसे पहले आपको कुछ चीजें निर्धारित करने की आवश्यकता है..

1. वह कौन सा मिशन है जिसे उड़ाने के लिए आपको उस रॉकेट की आवश्यकता है? .. बस ऊपर और नीचे, अगले बड़े शहर तक, या कक्षा में, या चंद्रमा तक.. जो भी। यह निर्धारित करता है कि आपको गति बदलने के लिए रॉकेट (या संपूर्ण रॉकेट) के पेलोड की कितनी आवश्यकता है - व्यवसाय में इसे डीवी (डेल्टा वी - या गति में परिवर्तन) कहा जाता है .. यह आमतौर पर एक अप्रिय रूप से बड़ी संख्या है - पृथ्वी के लिए कक्षा आमतौर पर लगभग 8 किमी/सेकंड - अन्य मिशनों के लिए इससे भी बड़ी..
2. फिर आपको यह निर्धारित करने की आवश्यकता है कि आप कितना पेलोड चाहते हैं / वितरित करने की आवश्यकता है - आपका लैंडर, या उपग्रह या वारहेड या मानार्थ ध्वज कितना भारी है .. आइए इसे एमपी (मास पेलोड) कहते हैं
3. फिर आपको अपना प्रौद्योगिकी आधार निर्धारित करने की आवश्यकता है - आपके पास कौन से इंजन और ईंधन उपलब्ध हैं? यह निर्धारित करेगा कि आपके पास कौन सा निकास वेग (जिसे वीजी कहा जाता है.. आमतौर पर 2500 और 4500 मीटर/सेकेंड के बीच) उपलब्ध है। और आप टैंक और संरचना के लिए उपलब्ध सामग्रियों को देखें .. यह (इंजन के वजन के साथ) आपको शुष्क द्रव्यमान (एमडी) देता है और आमतौर पर आपके ईंधन द्रव्यमान का 8% से 15% के बीच होता है - मान लीजिए कि यह यहां है बिल्कुल 10%

अब आप Tsiokovsly द्वारा अच्छे पुराने रॉकेट समीकरण को बाहर निकालते हैं

डीवी = वीजी + एलएन ((एमपी+एमडी) / (एमपी + एमडी + एमएफ))

एलएन प्राकृतिक लघुगणक है .. एमएफ आपके लिए आवश्यक ईंधन का द्रव्यमान है

एमएफ के लिए समाधान ..

यदि ईंधन का द्रव्यमान इतना छोटा है कि उसे शुष्क द्रव्यमान द्वारा परिभाषित ईंधन टैंकों में रखा जा सके (ऊपर दिए गए 10% को याद रखें?) तो आप भाग्यशाली हैं.. आपने इस मिशन के लिए रॉकेट के आवश्यक आकार और ईंधन की गणना कर ली है। .

लेकिन सबसे अधिक संभावना है कि आप भाग्यशाली नहीं हैं .. सूखा द्रव्यमान इतना छोटा है कि वह सारा ईंधन धारण नहीं कर सकता ..

इसलिए आप उन टैंकों को बड़ा करने के लिए शुष्क द्रव्यमान को बढ़ाएं... और नए मूल्यों के साथ समीकरण को फिर से हल करें .. शायद आप अपने डिजाइन के अगले, बड़े पुनरावृत्ति के साथ भाग्यशाली होंगे ..

हालाँकि ऐसा हो सकता है कि आप ऐसे रॉकेट की गणना नहीं कर सकते जो काफी बड़ा हो या जिसमें मिशन को उड़ाने के लिए पर्याप्त शुष्क द्रव्यमान प्रतिशत कम हो .. यह भी हो सकता है कि यदि रॉकेट 100% ईंधन (कोई टैंक नहीं, कोई इंजन नहीं, सिर्फ ईंधन) होगा और पेलोड) यह अभी भी मिशन को उड़ान नहीं दे सकता है, यह बस गति में पर्याप्त परिवर्तन उत्पन्न नहीं कर सकता है

फिर आपको मुश्किल होने की जरूरत है .. एक रॉकेट लें जो पेलोड और आवश्यक गति परिवर्तन का एक अच्छा हिस्सा वितरित कर सके और इसे पेलोड के रूप में एक बहुत बड़े रॉकेट के ऊपर रख दें .. अब आपको प्रत्येक व्यक्तिगत रॉकेट की गति को जोड़ना होगा उत्पादन करें, क्योंकि आपने चरणबद्ध रॉकेट का आविष्कार किया है..

यदि आप जानते हैं कि आप क्या कर रहे हैं तो आप ये सभी गणनाएँ कर सकते हैं - चंद्रमा पर उतरने के लिए - कागज की कुछ शीटों पर, जिनका वजन कुछ ग्राम होता है..

और अब असली मज़ा शुरू होता है - कागज की उन कुछ शीटों को एक वास्तविक रॉकेट में बदलना (आसान रॉकेट विज्ञान से बहुत अधिक कठिन रॉकेट इंजीनियरिंग की ओर कदम बढ़ाना)

चंद्रमा की लैंडिंग ने प्रारंभिक कागजी गणना के कुछ ग्राम (1900 और 1920 के बीच त्सियोकोवस्की, ओबर्थ और गोडार्ड द्वारा किए गए) को 3000 टन के प्लंबिंग दुःस्वप्न में बदल दिया, जिसे सैटर्न वी/अपोलो कहा जाता है (इस पर निर्भर करता है कि आप उन्हें कैसे गिनते हैं - 3 और के बीच कुछ भी)। 8 चरण) - गणना के समय से इसे प्राप्त करने में केवल वर्ष लगे

Answer 2

यह देखते हुए कि आप इसे केवल अंतरिक्ष में रखना चाहते हैं और कक्षा की आवश्यकता नहीं है, आपकी डेल्टा V आवश्यकताएँ बहुत कम हैं। यदि आपके पास इसे पेशेवर रूप से करने के लिए सभी उपकरण हैं तो आप इसे आरपी1/एलओएक्स में आधे से अधिक वजन वाले रॉकेट के साथ कर सकते हैं। हालाँकि इस तरह के मिशन के लिए एक तरल इंजन विकसित करना थोड़ा कठिन है और यह देखते हुए कि हम इसे नौसिखियों की तरह कर रहे हैं, आप संभवतः चीनी रॉकेट का उपयोग कर रहे होंगे। इन रॉकेटों में दक्षता की कमी है, लेकिन आप अधिकांश स्थानों पर कानूनी रूप से सामग्री प्राप्त कर सकते हैं, इसलिए अमोनियम परक्लोरेट और एल्युमीनियम अधिक यथार्थवादी हैं।

कर्मन रेखा को तोड़ने के लिए आपको 2,100 मीटर/सेकेंड डेल्टा वी की आवश्यकता होती है, इसलिए आपके रॉकेट को अंतरिक्ष में ले जाने के लिए, इसके वजन का 4/5 वां हिस्सा प्रणोदक होना चाहिए। आप शायद इसे एक ही चरण में हासिल कर सकते हैं जो शायद एक बेहतर विकल्प होगा लेकिन लंबे समय तक जलने की आवश्यकता के कारण आप शायद दो के साथ जाना चाहेंगे क्योंकि छोटे पैमाने के रॉकेटों को जलने में ज्यादा समय नहीं लगता है। यह देखते हुए कि अधिकांश एसआरबी आवरणों का वजन ईंधन का लगभग 1/10 वां होता है, आपके पास एवियोनिक्स, पेलोड और मार्गदर्शन सतहों को भरने के लिए आपके रॉकेट का 1 दसवां हिस्सा बचा है। यह देखते हुए कि एवियोनिक्स और मार्गदर्शन सतहों का संयोजन 1 किलो से अधिक नहीं है, और आपका पेलोड एक किलो का है, आपके पास अपनी निष्क्रिय संरचना और लगभग 16 किलो ईंधन के लिए उपयोग करने के लिए दो किलो द्रव्यमान है।

यह रॉकेट छोटा है और मुझे बिल्कुल सही नहीं लग रहा है, इसलिए मैं संभवतः नीचे लगभग 5 किलो अतिरिक्त तेजी से जलने वाले प्रणोदक के साथ एक छोटा बूस्टर जोड़ूंगा जो इसे स्थिर रूप से घूमने और वायुमंडल के सबसे घने हिस्से से गुजरने में मदद करेगा। .

संक्षेप में: लगभग 25 किलो kno3 और सुक्रोज से काम चल जाना चाहिए

उम्मीद है ये मदद करेगा