Certamente il minore deltaV di Orion non significa che abbia una peggiore efficienza strutturale, e mi pare che nessuno lo abbia detto.
Ma siccome CSM ed Orion hanno praticamente lo stesso motore e dunque un impulso specifico immagino molto simile, a prescindere dalla spinta massima che possono generare i due motori, la cosa interessante secondo me è che grazie all’equazione del razzo possiamo sapere che le due navicelle hanno sicuramente ciascuna un diverso rapporto delle masse.
Questo diverso rapporto delle masse può essere la conseguenza di un progetto volutamente dai margini di sicurezza maggiori per Orion, oppure da diverse esigenze di missione, oppure anche semplicemente da una necessità di carico maggiore per Orion, o tantissimi altri motivi.
La ragione di questi miei interventi stava solo nel cercare di spiegare che non c’è niente di “anomalo” in un parametro come il deltaV così diverso in due navicelle che hanno lo stesso motore, forse sarei stato più efficace se avessi detto subito che mentre l’impulso specifico è un indicatore di prestazione di un motore, il deltaV è un indicatore di prestazione di una navicella. E visto che parliamo di due navicelle completamente differenti…
Io aggiungerei… se hai un deltaV minore ma accendi per più tempo, compi lo stesso lavoro e ti porti meno peso in giro. So che i vecchi thruster reggevano a tempi di accensione inferiori
Inoltre il CSM doveva effettuare l’ingresso in orbita lunare con il LM agganciato, manovra che portava via circa il 60% del propellente. Fatti due conti il d/v del SPS con LM agganciato al CSM diventa di 1400 m/s, meno di Orion. Per comparazione con 2800 m/s dalla LEO puoi raggiungere Marte e tornare, ammesso che uno stadio superiore si occupi della manovra per uscire dal campo gravitazionale della terra, la differenza tra intercettare la luna o Marte è di soli 500 m/s, il svib senza lm ce l’avrebbe fatta di sicuro. Anche 1800 m/s sono sufficienti per immettersi in orbita marziana, fare un fly-by di Venere e tornare a casa.
Non solo, doveva avere anche la capacità di annullare la missione durante tutta la fase di crociera verso la luna (prima che fosse conveniente sfruttare l’effetto fionda del satellite)
Mi cito per fare una correzione a questo messaggio di ieri, avevo dimenticato un dettaglio piuttosto importante.
Il deltaV è direttamente proporzionale al logaritmo naturale del rapporto tra le masse di ciascuna navicella.
Pertanto nell’esempio che facevo la navicella A rispetto alla navicella B avrà un deltaV maggiore di poco più del 3%.
Per avere un’idea chiara di tutte queste faccende non c’è sintesi migliore che andare a leggere direttamente l’equazione del razzo.
Come spesso capita con le formule matematiche a più di qualcuno, me compreso, spesso dicevo appaiono come oggetti ostili e criptici, ma quando sono semplici come in questo caso, è veramente un peccato non far parlare loro direttamente.
Allora, l’equazione del razzo dice che il deltaV è uguale all’impulso specifico del motore moltiplicato il logaritmo maturale del rapporto tra le masse, con e senza propellenti. E finisce qui.
In poche parole, una navicella che deve fare una manovra in cui le serve sviluppare un certo deltaV, conosciuto l’impulso specifico del suo motore, dovrà solo attivare il motore fino a che non ha consumato quella precisa massa di propellenti in accordo con quanto dice l’equazione del razzo.
Quindi in realtà il tempo di accensione dipende più che altro da quanta massa di propellenti brucia al secondo il tuo motore.
Scusa ma mi è appena stato chiarito che le masse in gioco non c’entrano nulla a livello di deltaV necessario per effettuare qualsivoglia viaggio od operazione Spaziale. Il deltaV necessario per effettuare l’ingresso in orbita lunare è quindi lo stesso, che ci sia o non ci sia un LM. E poi se Orion vorrà portare sulla Luna i suoi astronauti non avrà bisogno anch’essa di un LM?
Le masse entrano in gioco quando si valuta la prestazione in termini di “delta V”. Mi spiego, se l’Apollo inteso come capsula+SM ha un determinato “delta V” disponibile, Apollo+LM potendo contare solamente sul sistema propulsivo del SM (dimentichiamo per un attimo Apollo 13) avrà un “delta V” disponibile minore essendo la massa da accelerare maggiore.
E’ quindi plausibile che il “delta V” di Orion (per ora nella versione “solo capsula”) sia probabilmente maggiore rispetto a quello dell’Apollo+LM complessivo nell’arco dell’intera missione e quindi considerando anche le fasi della missione in cui rimanevano agganciati.
Per il SM di Orion per quando avrà un lander, mi pare di ricordare che i serbatoi per i propellenti imbarcati saranno maggiorati, quindi maggiore delta V a parità di massa.
Scusa ma mi è appena stato chiarito che le masse in gioco non c'entrano nulla a livello di deltaV necessario per effettuare qualsivoglia viaggio od operazione Spaziale
Per chiarezza, l’equazione del razzo è questa:
Delta V = Velocità di uscita * Logaritmo naturale della massa iniziale fratto la massa finale, questo rapporto si chiama mass ratio.
In pratica più propellente ho rispetto al peso della navicella più dV ho, quindi se ho una navicella più pesante per avere lo stesso dv devo aumentare la massa di carburante, aggiungendo solo massa “inerte” il mass ratio diminuisce e il dv peggiora.
Perfetto, aggiungo solo che al posto di v con e, la velocità di uscita dei gas di scarico, nella formula si può utilizzare il valore dell’impulso specifico, è la stessa cosa.
Non riesco a spiegarmi. La questione che pongo non è come si arriva ad ottenere un dato valore di deltaV. Se nello spazio devo andare da un punto A ad un punto B magari immettendomi anche in orbita attorno ad un corpo posto in mezzo ai due punto di cui sopra mi serve un certo valore di deltaV sia che la mia navicella pesi un kg sia che ne pesi 10.000. Se mi confermate che questo è vero allora il deltaV di un veicolo può essere inteso come la sua quantità totale di “energia” a disposizione per effettuare manovre propulsive. Finito il deltaV la navicella non avrà più possibilità di manovrare. È corretto quello che dico?
Quindi, se ho capito bene, a seconda di ogni motore e della sua velocità di uscita dei gas si avrà un differente impulso specifico, con i motori a maggior velocità di uscita a impulso specifico più alto. Se è così, finalmente inizio a capici qualcosa (lo ho sempre detto di non essere mai stato un grande teorico di Orbiter).
Esatto. Qui entra in gioco il principio della conservazione della quantità di moto: la quantità di moto di un sistema chiuso non cambia quindi il prodotto tra massa e velocità dei gas espulsi è uguale a quello della navicella, quindi per produrre più differenza di velocità o si alza la velocità o la massa dei gas espulsi, nel primo caso avrò alti impulsi specifici ma bassa spinta, tipico di un motore a ioni; nel secondo il contrario, tipico dei propellenti solidi.
