О быстром перелете Starship на Марс⁠⁠

В процессе рассчета универсальной спасательной системы для Starship я столкнулся с проблемой что необходимое количество заправок и характеристической скорости корабля, не так просто оценить. Я провел свое небольшое исследование.

Опираясь на сайт, я подсчитал дельту отлёта от Земли для трёх вариантов: со временем перелёта в 100, 150 и 200 дней соответственно.

На основе полученных результатов (смотрите картинку), я сделал следующие выводы:

● Запас характеристической скорости (дельта-V) для грузового корабля при отправлении с низкой орбиты может опускаться до чуть менее чем 3500 м/с.

● Для грузовых миссий достаточно 4 заправщика вне зависимости от года отправления.

● При расчёте грузовых полётов целесообразно брать дельта-V с запасом: 4100 м/с с низкой околоземной орбиты хватит для любого стартового окна.

● При переходе времени перелёта от 200 до 100 дней разница в необходимом запасе характеристической скорости начинает колебаться в 4 раза сильнее (в зависимости от года отправления).

● Скоростные пилотируемые миссии выгоднее отправлять с перерывами в 10+ лет (при этом будет требоваться только до 6 заправок), либо временами отправлять на 150 дней а не 100.

● Ближайшие 4 окна (до 2029 года) являются неблагоприятными для быстрых перелётов.

● Ближайшие самые благоприятные стартовые окна к Марсу будут в 2033 и 2035 годах. В этих случаях для грузовых кораблей будет требоваться только 3 заправки, а для пилотируемых — 4 заправки.

P.S.

Согласно текущему прогнозу NOAA и NASA на середину 2030-х должен прийтись солнечный минимум, завершающий 25-й солнечный цикл. В такой период риск появления вспышек на Солнце минимален, что, однако не является серьёзной угрозой для экипажа в таком большом и массивном корабле как Starship. В тоже время с солнечным минимумом связано повышение числа галактических космических лучей, которые имеют во много раз большую проникающую способность.

Бонусная картинка с просторов интернета, первоисточник которой я потерял:

Цвет означает какая нужна характеристическая скорость после разгона до 2 космической, чтобы выйти на траекторию к Марсу или от Марса к Земле.

Чем дальше от 0 по вертикали точку мы выберем для маневра, тем дольше будет продолжаться полет.

Линии помогают отложить время полета по горизонтали с какой-то выбранной точки маневра на графике. Так можно построить вот такой маршрут к Марсу и обратно.

мое сообщество: vk.com/newexpanse

Были использованы следующие данные и допущения:

- Удельный импульс постоянный и равен 3700 м/с.

- Сухая масса 120 тонн.

- Импульс непродолжительный и не требущий коррекции.

- Топливо приходит партиями по 150 тонн.

Данные которые я получил и по которым я строил свой график

№|100д|150д|200д

1 5492 4319 4056

2 6039 4500 4075

3 6142 4412 3915

4 5713 4154 3697

5 4965 3849 3655

6 4336 3666 3644

7 4361 3783 3680

8 5197 4190 3977

9 5877 4451 4064

10 6161 4469 3963

11 5925 4245 3789

12 5305 3932 3650

13 4531 3726 3697

14 4221 3683 3590

15 4836 4023 3881

16 5690 4382 4053

17 6142 4486 4031

18 6033 4344 3888

19 5531 4060 3683

20 4826 3767 3674

21 4229 3653 3597

22 4482 3849 3743

23 5332 4245 4013