本帖最后由 divee 于 2016-11-12 11:29 编辑
由于月球表面几乎没有大气层,所以不需要考虑各种气候影响,也不用考虑什么空气动力学。再加上月球引力小,他的环绕速度不到2km/s。因此,在月球上返回时不需要巨大的发射架和大量的燃料。
只要引力足够小,放个屁都能入轨道啊。
有兴趣可以看看
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服务舱和登月舱用得是 Aerozine 50 + N2O4 的燃料。
齐奥尔科夫斯基火箭公式 DeltaV = g*Isp*ln(M0/M1)
各舱的重量数据(来自wikipedia):
指令舱:5500kg
服务舱:24500kg,燃料重量:18400kg
登月舱上升级:4700kg,燃料重量:2353kg
登月舱下降级:10334kg,燃料重量:8200kg
与土星五号第三级分离时的总重量为45000kg
发动机比冲Isp 311s
月球环绕速度1680m/s,月球逃逸速度2380m/s
1.地月转移
土星五号第三级在地球轨道把飞船加速到接近第二宇宙速度,约10800m/s,之后飞船靠惯性沿地月转移轨道飞向月球,其间受地球引力吸引不断减速,到地月引力中性点是速度降到800m/s,之后月球引力占优,飞船开始加速,因此要被月球引力捕获,服务舱需要点火减速,按照阿波罗16号的数据Apollo 16 Flight Journal Chapter 11,速度改变量大约854m/s,代入火箭公式,m0/m1 = exp(854/311/9.8) = 1.32,即服务舱消耗的燃料与总质量的比值 = (1.32 - 1)/1.32 = 24%,理论需要消耗的燃料质量 = 45000*24% = 10900kg,此时服务舱重 24500 - 10900 = 13600kg,剩余燃料7500kg。
2.登月舱下降
速度该变量为月球环绕速度1680m/s,代入火箭公式m0/m1 = exp(16800/311/9.8) = 1.74,即登月舱下降级消耗燃料与登月舱总质量比值 = (1.74 - 1)/1.74 = 42.5%,理论需要消耗的燃料质量 = (4700 + 10334)*42.5% = 6318kg,而下降级有8200kg的燃料,用来弥补克服高度下降带来的等效速度该变量和悬停时的燃料消耗。
3.登月舱上升
速度该变量为月球环绕速度,同理登月舱上升级消耗燃料与登月舱上升级总质量比值 = (1.74 - 1)/1.74 = 42.5%,理论需要消耗的燃料质量 = 4700 *42.5% = 1997kg,而登月舱上升级有2353kg燃料,同样为了弥补高度上升带来的等效速度该变量。
4.返回
速度该变量为1000m/s,阿波罗11号数据 Apollo 11 Flight Journal,代入火箭公式m0/m1 = exp(1000/311/9.8) = 1.39,即服务舱消耗燃料与服务舱和指令舱总质量比值 = (1.39 - 1)/1.39 = 28%,此时服务舱和指令舱的总质量 = 13600 + 5500 = 19100kg,理论所需燃料= 19100 * 28% = 5348kg,而服务舱还剩7500kg燃料。
因此,燃料是充足的。
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