궤도 연료 보급소의 필요성

궤도 연료 보급소/우주 정거장을 잘 사용하면 우주 여행에 필요한 연료량을 일반적인 호만 전이 궤도 방식의 68%까지 줄일 수 있다고 함.

 

strategic.mit.edu/JSR_Final_Manuscript_Ishimatsu.pdf

이 연구에서는 승무원, 생명유지요소, 연료, 여러 가지 기계들, 우주선 종류에 따라 구분해서 어느 경로가 최적의 경로인지 계산해놓았음

그래프 이론에 미적분까지 사용해서 좀 어려움

 

각각의 장소에 가는 데 사용해야 하는 델타 V는 다음과 같고 회색은 에어로브레이킹 여부를 나타냄(히트실드도 계산에 포함됨)

 

ISRU 여부는

달에서는 얼음을 전기분해해서 물, 수소, 산소를 얻을 수 있고

화성에서는 수소, 산소, 메테인, 물을 얻을 수 있음

 

 

 

모든 경로 중 가장 연료 소모가 적은 경로(화성, 달에서만 ISRU사용 가능)

화살표가 방향이고 루프는 ISRU 가능 여부임

 

저 위의 분홍색, 노란색 점들이 궤도 연료 보급소임

위의 그림을 조금 더 알아보기 쉽게 그리면 이렇게 됨

 

위의 경로에서 각 위치에서의 무게와 델타 V를 나타낸 것임

 

 

수소, 산소 엔진을 사용할 수 없을 때 최적 경로

 

 

에어로브레이킹을 사용할 수 없을 때 최적경로

 

 

히트 쉴드 무게 제한이 걸려서 높은 속도로 진입할 수 없을 때

 

 

재사용 가능한 스테이지를 사용할 때

 

 

모든 곳에서 ISRU 사용 가능

 

 

화성에서만 ISRU사용 가능

 

 

달과 화성에서 ISRU 사용 가능(물(액체수소-액체산소) 사용 불가)

 

 

모든 곳에서 ISRU 사용 가능(물(액체수소-액체산소) 사용 불가)

 

 

연구에서 재밌는 점은 NTR이 생각보다 그리 효율적이지 않다는 거임 비추력이 액체수소-액체산소 엔진의 2배나 되는데도 ISRU를 사용하면 수소와 산소를 쉽게 받을 수 있고, NTR자체가 무거워서도 있음.(여기서 NTR은 모든 종류의 연료를 사용할 수 있어서 액체수소 보급이 가능함)

 

*방사능 등의 문제로 이착륙 과정에서는 NTR을 사용할 수 없다고 가정했음

 

참조:

www.projectrho.com/public_html/rocket/infrastructure.php