Dos etapas a órbita


Un vehículo de lanzamiento de cohetes de dos etapas a órbita ( TSTO ) o de dos etapas es una nave espacial en la que dos etapas distintas proporcionan propulsión consecutivamente para alcanzar la velocidad orbital. Es intermedio entre un lanzador de tres etapas a la órbita y un lanzador hipotético de una sola etapa a la órbita (SSTO).

En el despegue, la primera etapa es responsable de acelerar el vehículo. En algún momento, la segunda etapa se separa de la primera y continúa orbitando por sus propios medios.

Una ventaja de un sistema de este tipo sobre el de una sola etapa a la órbita es que la mayor parte de la masa seca del vehículo no se lleva a la órbita. Esto reduce el costo involucrado en alcanzar la velocidad orbital, ya que se expulsa gran parte de la estructura y la masa del motor, y un porcentaje mayor de la masa en órbita es masa de carga útil. [ cita requerida ]

Una ventaja sobre tres o más etapas es una reducción en la complejidad y menos eventos de separación , lo que reduce el costo y el riesgo de falla. [1]

No siempre está claro cuándo un vehículo es un TSTO, debido al uso de cohetes propulsores con correa en el lanzamiento. Estos se dejan caer al principio del vuelo y pueden o no considerarse una etapa adicional si los motores centrales continúan encendidos. Estos a veces se consideran media etapa, lo que lleva a la expresión una etapa y media a órbita (1.5STO), por ejemplo, para el misil Atlas , que era una etapa de un solo núcleo con impulsores adicionales. Del mismo modo, los diseños de dos etapas con propulsores adicionales pueden denominarse cohetes de 2,5 etapas, por ejemplo, el Ariane 5 o la mayoría de las variantes Atlas V (todas excepto la 401 y la 501).

Con referencia a un sistema de lanzamiento reutilizable, este enfoque a menudo se propone como una alternativa a la puesta en órbita de una sola etapa (o SSTO ). Sus partidarios argumentan que, dado que cada etapa puede tener una relación de masa más bajaque un sistema de lanzamiento SSTO, dicho sistema puede construirse más lejos de los límites de sus materiales estructurales. Se argumenta que un diseño de dos etapas debería requerir menos mantenimiento, menos pruebas, experimentar menos fallas y tener una vida útil más larga. Además, el enfoque de dos etapas permite que la etapa inferior se optimice para operar en la atmósfera inferior de la Tierra, donde la presión y el arrastre son altos, mientras que la etapa superior se puede optimizar para operar en las condiciones de casi vacío de la última parte de la lanzamiento. Esto permite un aumento en la fracción de masa de carga útil de un vehículo de dos etapas en comparación con los vehículos de una etapa o de etapa y media, que tienen que funcionar en ambos entornos utilizando el mismo hardware. [ cita requerida ]


Gráfico de GLOW vs Coeficiente estructural para el perfil de misión LEO.
Importancia del coeficiente estructural y el I SP para vehículos de etapa única a órbita (SSTO) y de etapa restringida de dos etapas a órbita (TSTO). Basado en una misión LEO de Delta v = 9,1 km/s y masa de carga útil = 4500 kg para el alcance del propulsor Isp. GLOW=Peso bruto de despegue