Mi sorprende ed incuriosisce la questione del deltaV che sarà sensibilmente inferiore rispetto alle navicelle Apollo. Di primo acchito verrebbe da pensare che rispetto a queste ultime Orion avrà molta meno flessibilità e capacità di raggiungere i vari obiettivi (Luna o altro). Dove sta l’inghippo?
Forse, vista la massa minore, non è necessario un DV superiore…
Mi viene in mente che questi sono i motori dello Shuttle ricondizionati, mentre più in la dovrebbero costruirne di nuovi direttamente a perdere. Non è che quelli nuovi avranno caratteristiche diverse più performanti?
La spiegazione la fornisce direttamente l’equazione del razzo, dove il deltaV dipende solo dall’impulso specifico del motore e dal rapporto delle masse (con e senza propellenti).
Siccome immagino che entrambe le versioni del motore, quella del CSM e OMS, avranno all’incirca la stessa efficienza e dunque lo stesso impulso specifico, la ragione del minore deltaV di Orion può solo dipendere dal diverso rapporto tra le masse.
In pratica il CSM rispetto Orion doveva necessariamente avere un rapporto tra massa con propellenti e senza, maggiore, e questo si ottiene solo se CSM aveva dei serbatoi più grandi, oppure se la sua massa a vuoto era minore di quella di Orion, tutto qui…
Il CSM Apollo doveva manovrare anche con il LM agganciato che aveva una massa considerevole, per esempio per immettersi in orbita lunare.
Ecco. È qui che io mi perdo. Per raggiungere un corpo nel Sistema Solare, per immersi in orbita e per svincolarsi dall’orbita occorre una certa quantità di deltaV che dipende oppure non dipende dalla massa della navicella?
Nell’equazione del razzo entra in gioco il rapporto delle masse con e senza propellente.
Quindi il solo valore del deltaV di un veicolo dice poco delle sue possibilità di manovra se non si conoscono anche i rapporti di massa?
Solo per aggiungere un dato più accurato, tra due navicelle diverse ma con motori di uguale impulso specifico, anche se avessero spinta molto diversa, il deltaV è direttamente proporzionale solo al rapporto tra le masse di ciascuna navicella e nient’altro.
Per esempio se la navicella A ha un rapporto tra le masse di 20 e la navicella B di 22, la navicella B avrà un deltaV maggiore del 10%.
No, anzi! Il deltaV è la cosa che conta, solo che, insieme all’impulso specifico, dipende dal valore del rapporto tra le masse.
Se vuoi un bel deltaV devi progettare un razzo superefficiente, nel senso che le sue strutture devono essere il più leggere possibile, i margini di sicurezza tipo quelli dell’ingegneria aeronautica per esempio, sarebbero un lusso inimmaginabile!.
Non penso che il valore di deltaV del CSM di cui si parla nell’articolo sia quello con il lunar lander agganciato, anche perché se così fosse dovremmo avere un deltaV molto basso.
Tralasciando il come si arriva ad ottenere un certo valore di deltaV, vorrei capire se per spostarmi da un pianeta A ad un asteroide C ho bisogno di un valore di deltaV univoco a prescindere dalla massa del mio veicolo oppure no.
Facciamo un esempio, massa del CSM con propellenti 20. Massa senza 1, rapporto tra le masse 20.
Chiaramente la massa dei propellenti in questo esempio è 19.
Ora vediamo che succede se il CSM avesse il LM agganciato, facciamo finta che il LM ha una massa 2
Avremmo massa con propellenti CSM+LM 22, senza propellenti 3, rapporto tra le masse 22/3= 7,33…, ben più basso direi.
La risposta è si, per una precisa manovra di trasferimento orbitale conta solo il deltaV.
E quindi tornando alla mia domanda/dubbio iniziale, Orion avrà una capacità di effettuare manovre di trasferimento orbitale inferiori al CSM avendo a disposizione un deltaV inferiore?
C’è poco da discutere, se il dV è minore avrà un raggio d’azione minore
Semplificando le cose si può ragionare nel seguente modo: data una manovra orbitale che voglio realizzare, dall’equazione di conservazione dell’energia meccanica (che non dipende direttamente dalla massa della navicella bensì dai parametri gravitazionali dei corpi celesti interessati nella manovra) ricavo il deltaV di cui necessito. A questo punto l’equazione di Tsiolkowsky precedentemente citata permette di ricavare la massa di propellente necessaria per effettuare la manovra (o il rapporto tra le masse senza e con propellente) dato un certo impulso specifico del motore. Conseguentemente direi che se si confrontano direttamente i deltaV si può dire che essendo minore Orion è stato configurato per effettuare complessivamente meno manovre ma ciò non significa che la sua efficienza strutturale sia peggiore.
Ok ma se parliamo di esplorazione deep space o BEO che dir si voglia, cioè la ragione per cui sarà realizzato Orion, mi sarei aspettato una capacità di manovra (alias deltaV) maggiore rispetto al CSM che invece era progettato “solo” per raggiungere la Luna e tornare a Terra.
Non saprei…bisogna tener conto che gran parte del deltaV per realizzare una missione deep space è a carico ovviamente del lanciatore, mentre l’ottimizzazione delle varie manovre e correzioni orbitali forse ha permesso di diminuire il deltaV totale necessario del service module (nel senso di utilizzare minori margini di sicurezza ad esempio)