TL;DR: Dla zestawu klasy Starship (~5 000 t przy starcie) „pomoc w starcie”, dodająca na wczesnym etapie zaledwie 80–150 m/s, może dać +5–13 % ładunku użytecznego do LEO (NLEO) w zależności od lokalizacji. Przenosząc ten sam pojazd na prawie równikowe wyżyny Afryki i łącząc z najlepszym rozwiązaniem sprężynowym, dodajesz do LEO ~20 t i w misjach GEO oszczędzasz dziesiątki ton paliwa, unikając zmiany płaszczyzny. Każdy bit się liczy — i to bardzo.

0) Założenia (aby można było powtórzyć obliczenia)

• Masa pojazdu w momencie startu: 5 000 000 kg (klasa Starship + Super Heavy).
• Model wydajności stopni (przybliżony, ale spójny):
  • Pierwszy stopień (booster): Isp ≈ 330 s, paliwo ≈ 3 300 t, „sucha masa“ ≈ 200 t.
  • Drugi stopień (statek): Isp ≈ 375 s, paliwo ≈ 1 200 t, „sucha masa“ ≈ 150 t.
• Budżet Δv z wyrzutni do LEO (wliczając straty grawitacyjne/oporu): ~9,4 km/s.
• Obrót Ziemi: dodatek prędkości na równiku vs. Starbase (~26° szer. n.) ≈ +47 m/s.
• Zaleta zmiany płaszczyzny kołowej GEO na równiku (w apogeum, manewr łączony): ≈ 305 m/s oszczędności w porównaniu z 26° szer. n.
• Zaleta wysokości wyżyn (rzadsze powietrze, mniejszy opór) jako wczesny ekwiwalent Δv: ~10–20 m/s (w przykładach używamy 20 m/s).

1) Trzy scenariusze

Dlaczego nie po prostu stalowa sprężyna wielkości stadionu? Bo gęstość energii sprężystości stali jest niska. Najlepsze praktyczne „sprężyny" to moduły: sekcje elektromagnetyczne, hydraulika, koła zamachowe/SMES i kompozytowe liny o dużej deformacji — ładują się powoli, rozładowują szybko, siła jest kształtowana sterowaniem.

2) Bilans Δv (co dostajemy „za darmo"?)

• Podnoszenie maglev: ~+80 m/s na początku.
• Wielka sprężyna: ~+150 m/s na początku (inżynieria światowej klasy i zatrzymanie).
• Dodatek równikowy vs. Starbase (~26°N): +47 m/s (obrót).
• Wysokie góry: ~+10–20 m/s równoważnik Δv z powodu rzadszego powietrza/spadku ciśnienia w najbrudniejszych sekundach.
• GEO z równika: oszczędza się ~305 m/s na apogeum unikając zmiany płaszczyzny o 26°.

3) Ile ładunku użytecznego to "kupuje"? (LEO/ŻŻO)

Stosując powyższy opisany sekwencyjny model dwustopniowy, otrzymujemy następujące wyniki. Liczby są orientacyjne; ważna jest prawidłowość.

Czytaj tak: ta sama rakieta, z niewielkim wczesnym pchnięciem i lepszym polem startowym, „ładuje się" dwucyfrową liczbą ton do LEO. To jest przeciwieństwo „małego kroku".

4) Kontrola „zdrowego rozsądku" w projektowaniu (droga, siła, energia)

• Droga (v²/2a):
  • 80 m/s przy +1 g → ~320 m.
  • 150 m/s przy +2 g → ~563 m; przy +3 g → ~375 m.
• Średnia siła (M·Δv / t):
  • 80 m/s w 4 s → ~100 MN.
  • 150 m/s w 4 s → ~188 MN.
• Energia (½ M v²):
  • 80 m/s → 16 GJ (~4,4 MWh).
  • 150 m/s → 56 GJ (~15,6 MWh).

  Energia sieciowa — prosta; trudne jest moc na kilka sekund. Dlatego istnieje „pakiet sprężyn": ładujemy powoli, oddajemy szybko, tworzymy siłę.

5) GEO — tam, gdzie równik zachwyca

Z około 26°N (Starbase) do lotu na GEO trzeba "zdjąć" ~26° odchylenia. Jeśli zmianę płaszczyzny wykonujesz mądrze w apogeum i łączysz z okrążeniem, dodatkowy koszt to ~305 m/s w porównaniu ze startem z równika.

Co oznacza 305 m/s w sensie paliwa? Dla drugiego stopnia z Isp ≈ 375 s:

• Co 200 t po manewrze (suchy + ładunek) do manewru apogeum przy równiku potrzeba ~99 t paliwa, a to samo ze Starbase — ~125 t. To ~26 t oszczędności — w apogeum, dla każdej misji.
• Skalując liniowo: 400 t → ~52 t oszczędności; 800 t → ~103 t oszczędności.

Połącz to z 150 m/s sprężynowym pchnięciem na początku startu i polem wyżyn — i przez całą misję dodajesz setki m/s "odciążenia budżetu". W architekturze tankowania oznacza to mniej lotów tankowców lub większy ładunek do GEO.

6) Weryfikacja rzeczywistości materiałów (dlaczego "duża" jeszcze nie jest magią)

• Dziś praktyczne "pakiety sprężyn" (stal/titan + kompozyty + silniki EM): spodziewana efektywna gęstość energii sprężystej ~1–10+ kJ/kg. Wystarcza to na wsparcie, ale nie na "wyrzucenie na orbitę".
• Laboratoryjne "marzycielskie" warianty (BMG, duże odkształcenia CFRP, kiedyś CNT/grafen w masie) mogą osiągnąć ~10–30+ kJ/kg praktycznie. Pozwala to na ~150 m/s klasy asystę na skalę megastruktury. Mimo to pracę wykonują silniki.

7) Bezpieczeństwo, kontrola i "nie łam rakiety"

• Wiele małych modułów > jedna ogromna sprężyna: nadmiarowa niezawodność i uporządkowane przerwania.
• Krzywe S ograniczane przez jerk (drżenie): równomierny wzrost/utrzymanie/zmniejszanie siły; silniki razem regulują ciąg, aby całkowite przyspieszenie g pozostało w normie.
• Hamowanie/tłumiki: cała niewykorzystana energia kończy się w hamulcach, a nie w "odbiciu boostback".

8) Sedno sprawy

• Podnoszenie maglev (~80 m/s): już warte ~+5 % ładunku użytecznego do LEO w Starbase, a przy równiku — jeszcze więcej.
• Duża sprężyna (~150 m/s): z inżynierią światowej klasy osiągasz zakres ~+9–13 % ładunku użytecznego do LEO w zależności od lokalizacji.
• Wyżyny Afryki Równikowej + sprężyna: około +20 t do LEO dla tej samej rakiety i ~25–100+ t oszczędności paliwa w apogeum GEO (zależnie od misji). To właśnie "każdy bit się liczy" — wyraźnie.
• Silniki i tak wykonują pracę: sprężyna nie zastępuje ciągu; usuwa najgorsze pierwsze sekundy i "płaci" za to ładunkiem.

Poziom zerowy może być baterią. Ładuj ją powoli. Rozładowuj delikatnie. Z lepszym polem startowym i lepszą szerokością geograficzną nie zmieniasz fizyki — pozwalasz fizyce zmienić twój użyteczny ładunek.