TL;DR: Pentru un set clasa Starship (~5 000 t la lansare), „asistența la lansare“, adăugând devreme doar 80–150 m/s, poate oferi +5–13 % încărcătură utilă în LEO (LEO) în funcție de locație. Mutând același aparat în înălțimile aproape ecuatoriale din Africa și combinând cu cea mai bună soluție cu arc, adăugați ~20 t în LEO și economisiți zeci de tone de propulsor în misiunile GEO, evitând schimbarea planului orbital. Fiecare bit contează—și foarte mult.

0) Presupuneri (pentru a putea reproduce calculul)

• Masa vehiculului la momentul lansării: 5 000 000 kg (clasa Starship + Super Heavy).
• Modelul performanței treptelor (aproximativ, dar consecvent):
  • Prima treaptă (boostere): Isp ≈ 330 s, propulsor ≈ 3 300 t, „uscat“ ≈ 200 t.
  • A doua treaptă (navă): Isp ≈ 375 s, propulsor ≈ 1 200 t, „uscat“ ≈ 150 t.
• Bugetul Δv de la platformă la LEO (inclusiv pierderi prin gravitație/rezistență): ~9,4 km/s.
• Rotirea Pământului: adaos de viteză la ecuator vs. Starbase (~26° lat. N) ≈ +47 m/s.
• Avantajul schimbării planului orbital GEO ecuatorial (la apogeu, manevră combinată): ≈ 305 m/s economisiți comparativ cu 26° lat. N.
• Avantajul altitudinii înaltelor terenuri (aer mai rar, presiune mai mică) ca echivalent timpuriu de Δv: ~10–20 m/s (în exemple folosim 20 m/s).

1) Trei scenarii

De ce nu o arcă de oțel de dimensiunea unui stadion? Pentru că densitatea energiei elastice a oțelului este mică. Cele mai bune „arcuri" practice sunt module: secțiuni electromagnetice, hidraulică, volan/SMES și cabluri compozite cu deformare mare—încărcate lent, descărcate rapid, forța este controlată.

2) Balanța Δv (ce obținem „gratuit"?)

• Ridicare Maglev: ~+80 m/s devreme.
• Marea arcă: ~+150 m/s devreme (inginerie de nivel mondial și reținere).
• Bonusul ecuatorului vs. Starbase (~26°N): +47 m/s (rotație).
• Munții înalți: echivalentul Δv de ~+10–20 m/s datorită aerului mai rarefiat/scăderii presiunii în cele mai „murdare" secunde.
• GEO de la ecuator: se economisesc ~305 m/s la apogeu evitând schimbarea planului de 26°.

3) Câtă încărcătură utilă "cumpără" asta? (LEO/ZZO)

Folosind modelul secvențial în două etape descris mai sus, obținem următoarele. Cifrele sunt orientative; regularitatea este importantă.

Citiți astfel: aceeași rachetă, cu o împingere timpurie mică și o platformă mai bună, „se încarcă” cu un număr de două cifre de tone în LEO. Aceasta este opusul „micuțului”.

4) Verificarea „bunului simț” în proiectare (parcurs, forță, energie)

• Parcurs (v²/2a):
  • 80 m/s la +1 g → ~320 m.
  • 150 m/s la +2 g → ~563 m; la +3 g → ~375 m.
• Forța medie (M·Δv / t):
  • 80 m/s în 4 s → ~100 MN.
  • 150 m/s în 4 s → ~188 MN.
• Energie (½ M v²):
  • 80 m/s → 16 GJ (~4,4 MWh).
  • 150 m/s → 56 GJ (~15,6 MWh).

  Energia rețelei este simplă; dificil este puterea pentru câteva secunde. De aceea există „pachetul de arcuri": încărcăm lent, eliberăm rapid, formăm forța.

5) GEO — acolo unde ecuatorul uimește

Din ~26°N (Starbase) pentru zborul spre GEO trebuie să „îndepărtați” ~26° abatere. Dacă schimbați planul inteligent la apogeu și îl combinați cu circularizarea, costul suplimentar este ~305 m/s comparativ cu lansarea de la ecuator.

Ce înseamnă 305 m/s în termeni de propulsor? Pentru a doua etapă cu Isp ≈ 375 s:

• La fiecare 200 t după manevră (uscat + sarcină) pentru manevra de apogeu la ecuator sunt necesare ~99 t de propulsor, iar același de la Starbase — ~125 t. Aceasta este o economisire de ~26 t — la apogeu, pentru fiecare misiune.
• Scalând liniar: 400 t → ~52 t economisite; 800 t → ~103 t economisite.

Combinați asta cu o împingere cu arc de 150 m/s la începutul lansării și o platformă înaltă — și pe întreaga misiune adunați sute de m/s de „ușurare a bugetului”. În arhitectura de realimentare asta înseamnă mai puține zboruri de tancuri sau o sarcină mai mare către GEO.

6) Verificarea realității materialelor (de ce „marele” încă nu este magie)

• Pachetele practice de "arcuri" de azi (oțel/titan + compozite + motoare EM): densitatea eficientă de energie elastică probabilă este ~1–10+ kJ/kg. Este suficientă pentru asistență, dar nu pentru „aruncarea pe orbită“.
• Variantele de laborator „de vis” (BMG, CFRP cu deformări mari, eventual CNT/grafen în masă) pot atinge ~10–30+ kJ/kg practic. Aceasta permite un asistent de clasă ~150 m/s la scară de megastructură. Totuși, munca o fac motoarele.

7) Siguranță, control și "nu rupeți racheta"

• Mai multe module mici > un arc uriaș: fiabilitate în exces și aborturi ordonate.
• Curbe S limitate de jerk: creștere/menținere/scădere uniformă a forței; motoarele accelerează împreună pentru a menține g-ul total în limite.
• Reținere/amortizoare: toată energia nefolosită se termină în frâne, nu în "boostback cu săritură".

8) Esența

• Ridicare Maglev (~80 m/s): deja merită ~+5 % sarcină utilă LEO la Starbase, iar la ecuator — și mai mult.
• Arcul mare (~150 m/s): cu inginerie de nivel mondial ajungeți în intervalul ~+9–13 % sarcină utilă LEO în funcție de locație.
• Podișurile Africii ecuatoriale + arc: aproximativ +20 t în LEO pentru aceeași rachetă și ~25–100+ t economii de propulsor la apogeul GEO (depinde de misiune). Asta este "fiecare bit contează" — evident.
• Motoarele tot fac treaba: arcul nu schimbă tracțiunea; el șterge cele mai urâte prime secunde și "plătește" pentru asta cu sarcina.

Etajul zero poate fi o baterie. Încărcați-o lent. Descărcați-o cu grijă. Cu o platformă mai bună și o latime mai bună nu schimbați fizica — permiteți fizicii să schimbe sarcina utilă.