五千年(敝帚自珍)

主题:【旧文新贴】神舟5号、航天飞机和高超音速飞行 -- 晨枫

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家园 有段话不是太对

火箭发射是一个用动能换取位能的过程,返回自然就是用位能换取动能的过程。如果不考虑空气摩擦和燃料消耗的因素,那理论上上升阶段的助推火箭的推力该多大,返回阶段的刹车火箭的推力也就多大,这自然是不现实的。

在这个问题里,燃料消耗还是要考虑的。原因是航天器的轨道部分和燃料的质量比对于取得足够的轨道速度来说是很关键的,现在的航天器轨道部分都仅仅占发射时质量的很小一部分,大部分的质量都在燃料上。这是因为动量守恒,轨道器最后获得的的动量和向后抛射的燃料加抛弃的初级结构的总动量大致是数值相等方向相反的(说大致是因为实际还有一部分动量给了地球和被尾焰流带动的空气)。因此轨道器相对燃料的质量越轻,所需要的喷气速度就越低,而喷气速度又和燃气温度相关,是有极限的。所以轨道器和燃料质量的比值越小,就越容易达到所需的速度,这也是航天器采用多级设计的原因。

美国的航天飞机轨道器的最大着陆重量是104吨,而发射时的总重是2000多吨,大部分质量都在上升的前8分钟里烧掉或者扔掉了。所以不计空气阻力的的话,回家时需要的刹车力是比发射推力小很多的。

下面数据是wiki里抄来的:

Orbiter specifications[10] (for Endeavour, OV-105)

* Empty weight: 151,205 lb (68,585 kg)

* Gross Liftoff Weight: 240,000 lb (109,000 kg)

* Maximum Landing Weight: 230,000 lb (104,000 kg)

External tank specifications (for SLWT)

* Empty Weight: 58,500 lb (26,535 kg)

* Gross Liftoff Weight: 1,667,000 lb (756,000 kg)

Solid Rocket Booster Specifications

* Empty Weight (per booster): 139,490 lb (63,272 kg)

* Gross Liftoff Weight (per booster): 1.3 million lb (590,000 kg)

System Stack Specifications

* Gross Liftoff Weight: 4.5 million lb (2,040,000 kg)

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