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在现有的理论上,火箭最大能做到多大?

2020-05-18知识

大约相当于一艘 重巡洋舰 或者 轻型航空母舰, 当年土星5号发射时有人惊呼让一艘驱逐舰飞上天了。很可能足以把超过500吨的载荷送上近地轨道,相当于一次把整个国际空间站发射到位。

火箭能做多大取决于你能有效掌控多强的推力,推重比小于1火箭完全飞不起来。运载火箭起飞的推重比大约在1.3-1.5之间。也就是说如果火箭满载重100吨那发动机推力至少得130吨(1,275,300‬牛顿)以上。 没造出来的脑洞引擎例如海龙火箭的变态级挤压循环引擎、核脉冲推进等不考虑。

立足于现有技术、成功案例思考一下,人类已经造出来的推力最强的液体燃料火箭发动机是1990年代美国在土星5号登月火箭所用的F-1液氧煤油发动机基础上升级改进出的F-1A,海平面推力达8,007千牛顿力。超过海平面推力7,259千牛顿的RD-170(还是四燃烧室)。

土星5号和其的F-1引擎

接着是引擎数量问题,单个引擎的力量是有限的自然人多力量大。但是引擎堆越多越难控制搞不好可能失控爆炸,目前引擎最多的成功实用火箭是27台引擎的重型猎鹰。

那么假如并联27台F1A引擎就是27X8,007千牛顿=216,189‬千牛顿=22,037,614千克。考虑到1.3的推重比那=16,946,925千克,也就是 火箭的满载发射质量能达到约17000吨,这相当于一艘重巡洋舰飞上了天 ,这个得看具体设计例如结构质量、第二级是什么引擎等等,尺寸也是得看具体情况。

巴尔的摩级重巡洋舰满载排水量17000吨
西班牙阿斯图里·亚斯亲王号航母满载排水量17,188吨
俄罗斯光荣级巡洋舰满载排水量12,500吨

最后学习一下NASA的脑洞方案之一,近地轨道载荷666吨的超级登火火箭

我个人感觉目前而言化学火箭近地轨道载荷极限是700吨左右。