Кратко: Для комплекта класса Starship (~5 000 т при старте) «подъемная помощь», добавляющая в начале всего 80–150 м/с, может дать +5–13 % полезной нагрузки в НОО в зависимости от места. Переместив тот же аппарат на почти экваториальные африканские плато и совместив с лучшим пружинным решением, в НОО добавляется ~20 т, а в миссиях ГЭО экономится десятки тонн топлива, так как избегается изменение плоскости. Каждая мелочь важна — и очень.

0) Предположения (чтобы можно было воспроизвести число)

• Масса транспортного средства в момент старта: 5 000 000 кг (класс Starship + Super Heavy).
• Модель производительности ступеней (приблизительная, но последовательная):
  • Первая ступень (ускоритель): Isp ≈ 330 с, топливо ≈ 3 300 т, «сухая» масса ≈ 200 т.
  • Вторая ступень (корабль): Isp ≈ 375 с, топливо ≈ 1 200 т, «сухая» масса ≈ 150 т.
• Бюджет Δv от площадки до НОО (включая потери на гравитацию/сопротивление): ~9,4 км/с.
• Вращение Земли: добавка скорости на экваторе против Starbase (~26° с.ш.) ≈ +47 м/с.
• Преимущество изменения экваториальной плоскости круговой орбиты ГЭО (в апогее, комбинированный маневр): ≈ 305 м/с экономии по сравнению с 26° с.ш.
• Преимущество высоты плато (разреженный воздух, меньшее сопротивление) как ранний эквивалент Δv: ~10–20 м/с (в примерах используем 20 м/с).

1) Три сценария

Почему не просто стальная пружина размером со стадион? Потому что плотность упругой энергии стали низкая. Лучшие практические "пружины" — это модули: электромагнитные секции, гидравлика, маховики/SMES и композитные тросы с большой деформацией — заряжаются медленно, разряжаются быстро, сила формируется управлением.

2) Баланс Δv (что получаем "бесплатно"?)

• Маглев-подъём: ~+80 м/с в начале.
• Большая пружина: ~+150 м/с в начале (инженерия мирового уровня и удержание).
• Добавка экватора против Starbase (~26°N): +47 м/с (вращение).
• Высокогорье: эквивалент ~+10–20 м/с Δv из-за разрежённого воздуха/падения противодавления в самые "грязные" секунды.
• GEO с экватора: экономия ~305 м/с на апогее за счёт избегания изменения плоскости на 26°.

3) Сколько полезной нагрузки это "покупает"? (LEO/ЖЗО)

Используя описанную выше последовательную двухступенчатую модель, получаем следующее. Цифры ориентировочные; важна закономерность.

Читайте так: та же ракета, с небольшим ранним толчком и лучшей площадкой, «заряжается» двузначным числом тонн в НОО. Это — противоположность «мелочи».

4) Проверка проектирования «здравым смыслом» (дальность, сила, энергия)

• Дальность (v²/2a):
  • 80 м/с при +1 g → ~320 м.
  • 150 м/с при +2 g → ~563 м; при +3 g → ~375 м.
• Средняя сила (M·Δv / t):
  • 80 м/с за 4 с → ~100 МН.
  • 150 м/с за 4 с → ~188 МН.
• Энергия (½ M v²):
  • 80 м/с → 16 ГДж (~4,4 МВт·ч).
  • 150 м/с → 56 ГДж (~15,6 МВт·ч).

  Сетевая энергия — несложна; сложно — мощность на несколько секунд. Поэтому существует «пакет пружин»: заряжаем медленно, отдаем быстро, формируем силу.

5) ГЭО — там, где экватор поражает

С ~26°N (Starbase) для полёта в ГЭО необходимо «снять» ~26° отклонения. Если изменение плоскости делать разумно в апогее и сочетать с круглением, дополнительная стоимость составляет ~305 м/с по сравнению со стартом от экватора.

Что значит 305 м/с в терминах топлива? Для второй ступени с Isp ≈ 375 с:

• На каждые 200 т после манёвра (сухая масса + полезная нагрузка) для апогейного манёвра у экватора требуется ~99 т топлива, а с Starbase — ~125 т. Это ~26 т экономии — в апогее, на каждую миссию.
• Линейное масштабирование: 400 т → ~52 т экономии; 800 т → ~103 т экономии.

Соедините это с пружинным толчком 150 м/с в начале подъёма и площадкой в горах — и за всю миссию вы набираете сотни м/с «облегчения бюджета». В архитектуре дозаправки это означает меньше полётов танкеров или большую полезную нагрузку в ГЭО.

6) Проверка реальности материалов (почему «большая» ещё не магия)

• Сегодняшние практичные «пакеты пружин» (сталь/титан + композиты + ЭМ-двигатели): ожидаемая эффективная плотность упругой энергии ~1–10+ кДж/кг. Этого достаточно для помощи, но не для «вывода на орбиту».
• Лабораторные «мечтательные» варианты (BMG, CFRP с большими деформациями, когда-нибудь CNT/графен в массе) могут достигать ~10–30+ кДж/кг практически. Это позволяет ~150 м/с ассист мегаструктурного масштаба. Тем не менее, работу выполняют двигатели.

7) Безопасность, управление и «не ломайте ракету»

• Много маленьких модулей > одна гигантская пружина: избыточная надёжность и аккуратные аварийные остановки.
• S-кривые с ограничением jerk (рывка): плавный рост/удержание/снижение силы; двигатели вместе регулируют тягу, чтобы общий g оставался в пределах нормы.
• Задержка/демпферы: вся неиспользованная энергия заканчивается на тормозах, а не на «отскоке boostback».

8) Суть

• Подъём на маглеве (~80 м/с): уже стоит ~+5 % полезной нагрузки в НОО Starbase, а у экватора — ещё больше.
• Большая пружина (~150 м/с): с инженерией мирового уровня вы получаете ~+9–13 % полезной нагрузки в НОО в зависимости от места.
• Высокогорья экваториальной Африки + пружина: примерно +20 т в НОО для той же ракеты и ~25–100+ т экономии топлива в апогее ГЭО (зависит от миссии). Вот что значит «каждая мелочь важна» — очевидно.
• Двигатели всё равно выполняют работу: пружина не заменяет тягу; она стирает самые неприятные первые секунды и «платит» за это полезной нагрузкой.

Нулевая ступень может быть батареей. Заряжайте её медленно. Разряжайте аккуратно. С лучшей площадкой и лучшей широтой вы не меняете физику — вы позволяете физике изменить вашу полезную нагрузку.