乐高城深空火箭会不会进入深空?

2020-05-10 10:56:53

乐高城深空火箭和发射控制系统是一种“模块化、多级火箭,带有驾驶舱、助推器和有效载荷存储模块。”该页面的显著特色是发射控制塔、发射台和各种额外设备(如月球车)的图像。但是这种火箭真的能飞吗?

乐高为我们提供了一个“3D探索”选项,这为我们提供了一个很好的测量火箭确切大小的方法。我们首先假设:

3个街区高的迷你雕像代表一个1.753米高的普通美国成年人(美国部门。(卫生与公众服务部;等人)。

这两个助推器类似于航天飞机上使用的5层固体火箭助推器。

这个设计的一个有趣的方面是,它去掉了常用的第二级助推器,取而代之的是有效载荷。虽然这增加了货物空间,但也增加了需要送入轨道的总质量,这也使得加速变得更加困难。

使用这些数字,我们可以开始计算主要阶段的燃料量。让我们假设主级包含的燃料和氧化剂与航天飞机外部燃料箱中的燃料和氧化剂相似。相比之下,航天飞机的外部燃料箱可容纳735,601公斤燃料(LOX和LH2),体积为2,050,798升。这大约是每升0.36千克的燃料。由于我们的主工作台的容积(假设它是一个气缸)为113,115升,所以它可以容纳大约40,573公斤的燃料。

至于我们的固体火箭助推器,它的火箭燃料容积约为491.43立方米(假设是全圆柱形),即每立方米可容纳约1,017公斤燃料。知道我们的SRB的体积是27.94立方米,我们可以假设我们的每个SRB可以容纳28,410公斤推进剂。

为了简单起见,让我们假设我们的太空舱在质量上与猎户座乘员舱相似,或10400公斤。为简单起见,让我们假设有效载荷级与我们的Crew模块具有相同的质量。我们现在有了使用火箭方程式检查其运动所需的信息:

我们知道我们的初始质量(M0)是107793千克(我们假设级是100%的推进剂),我们知道我们的最终质量(Mf)是10400千克(这只是乘员舱)。标准重力(G0)只有9.81m/s^2。

我们现在必须计算我们的比冲量(i,sp)。因为这些发动机也有不同的质量流量,所以我们需要用这个方程式得到最终的Isp。把这些数字输入到MATHEMICAL a中,我们就会得到:

我们的最后一个Isp,也就是263.1秒。将它重新插入火箭方程式,我们得到最终的δ-v:

4246.43米每秒,或4.25千米/秒。即使是需要9.4千米/秒的狮子座也不够高,尽管它肯定会打破卡曼线。这给乐高市领导层带来了令人不安的问题。如果它永远不会到达月球,为什么布景要包括一辆月球车和一只抓手?如果卫星没有到达甚至低地球轨道的δ-v,那它是用来做什么的?乐高,我们需要答案!