Por que foi necessário um foguete para decolar da Terra, mas apenas para transportar os outros planetas?

A mesma pergunta também foi feita em Quora , com várias respostas interessantes, mesmo se é difícil dizer qual deles está correto e todos soam bastante plausíveis. Todos parecem concordar que ambos Lander e Ranger são muito capazes de decolar planetariamente e poderiam ter deixado a Terra próprio. Continua a pergunta por que eles escolheram uma decolagem com auxílio de foguete para a Terra. As respostas mais atraentes do universo são:

• Como Victor também diz sua resposta , eles podem precisar < carregam muito mais carga e suprimentos para sua viagem inicial à Resistência em preparação de sua longa jornada. Para isso, o aumento adicional pode ser necessário.
• Eles podem querer economizar combustível , o que é claro para ser um recurso muito valioso. Então, por que não desperdiçar um foguete inteiro na Terra, onde eles poderiam facilmente construir e instalar um e economizar o combustível para as decolagens, provavelmente com uso intensivo de combustível, para os planetas onde é definitivamente necessário.

No entanto, há também uma resposta fora do universo muito boa mencionada, que eu mais gostaria (já que aprecio mais a análise do que a fan-fiction, mas isso é só comigo ;-)), mesmo que seja provavelmente ser visto em conexão com as outras explicações:

• O uso de uma decolagem de foguetes multi-estágio clássica e toda a sua representação no filme praticamente evoca reminiscências das boas e antigas missões espaciais , especialmente a Apollo missões, nós experimentamos no passado. E isso é definitivamente pretendido, já que é essa atitude pioneira de exploração espacial que Cooper reclama por ter se desorientado na sociedade pessimista da humanidade dos "cuidadores" . E é essa esperança e inspiração que a humanidade tirou das missões que o filme quer relembrar com esta representação.

Como um pequeno adendo, depois de uma discussão frutífera, eu realmente consegui reunir um cálculo para a velocidade de escape no planeta de Miller em uma disciplina de escape. .com / a / 148469/35713 "> responder a uma questão relacionada no Physics.SE (semelhante à computação do jld em sua resposta aqui ), dando a entender que o planeta tem apenas cerca de 96% da velocidade de escape da Terra. Então, é realmente um pouco mais fácil deixá-lo do que terra (e ainda mais provável para o planeta de Mann , que seguindo as restrições computadas teria que ter apenas mais de 64% da densidade da Terra a ser mais fácil de levantar). Mas ainda estou de acordo com a suposição acima, de que eles também poderiam ter deixado a terra sem um foguete, se não tivessem a carga adicional, as restrições de combustível e a obrigação de nos mostrar um bom e velho lançamento de foguete.

    

Isso é o que eu imaginei depois de assistir ao filme:

Os ônibus poderiam transportar pessoas e pouca (ou nenhuma) carga dentro e fora da atmosfera de um planeta, mas um grande foguete era necessário para transportar toda a carga necessária para a longa jornada até Saturno e no buraco de minhoca.

    

Ok, várias pessoas mencionaram que a densidade do planeta afetará sua velocidade de escape. Isso é verdade. A massa total do planeta é: M = (4π / 3) R³ρ, onde ρ é sua densidade média. A velocidade de escape ao quadrado é: v² = 2GM / R = (8πG / 3) R² = k²R², onde eu defini k² = 8πG / 3. Assim, vemos que a equação da velocidade de escape, em termos de seu raio e sua densidade, é dada por:

v = kR √ (ρ)

A aceleração devido à gravidade é dada por g = GM / R² = (4πG / 3) Rρ = (k² / 2) Rρ

Kip Thorne dá uma estimativa para a densidade média do planeta Miller: ~ 10.000 kg / m³, comparado com o valor da Terra de ~ 5.500 kg / m³. Além disso, sabemos que o planeta de Miller tem 1.2 vezes a aceleração devido à gravidade na Terra: g₂ = 1.2g₁.

R₂ = 1.2R₁ρ₁ / ρ₂

Isso nos dá um raio de ~ 4200 km. A velocidade de escape pode ser obtida conectando-a à nossa primeira equação, dando-nos um valor de ~ 9930 m / s. Isso é cerca de 90% da velocidade de escape da Terra, então, na verdade, é mais fácil decolar do planeta de Miller do que a Terra, mas não muito.

    

Existem dois tipos de navios usados com o Endurance: o Ranger e o Lander ligeiramente maior. Se você for ao site do modelo Endurance, afirma-se que o lander pode carregar módulos inteiros do Endurance. Então eles poderiam ser usados para trazer qualquer quantidade de suprimentos da Terra. link

Portanto, as explicações sobre as capacidades de combustível / limitação não podem ser corretas, a menos que ...

Todos os três navios Ranger, Lander e Endurance usam algum tipo de propulsor de plasma muito poderoso, que precisa ser alimentado por um reator de fusão Tokomak. A fusão deve ser uma das reações aneutrônicas (sem nêutrons), ou então os navios derreteriam ou exigiriam radiadores gigantescos, já que os nêutrons são calor residual nas reações de fusão. O He3 + Lithium é um bom candidato para a fusão aneutronica. Mas o Helium3 é excessivamente raro e extremamente caro para produzir. Então essa pode ser a resposta. A NASA não pode se dar ao luxo de desperdiçar o hélio3 para o trabalho de rotina, então eles usam foguetes químicos antiquados para serem lançados da Terra, onde os produtos químicos são muito baratos.

Uma planilha com os números: link

    

Na verdade, o foguete lançou o TWO Rangers e o subconjunto de acoplamento entre eles enquanto eles estão conectados ao hub central do Endurance. Durante a primeira seqüência de encaixe, você pode ver a submontagem e o segundo Ranger anexado à parte inferior do Ranger Cooper está voando.

Portanto, é muito provável que eles não conseguiram levantar tudo com apenas um único Ranger voador e precisaram dos foguetes para essa quantidade de carga.

    

A melhor resposta que eu já vi é aqui : ela é reformulada o filme como uma conspiração dos Marcas (e alguns outros como Mann) que é involuntariamente frustrado por Cooper. Brand já desenvolveu sua teoria anti-gravidade e equipou os ônibus com unidades antigravitacionais no momento em que Cooper deixa a missão.

When they take off from Earth, they use a big rocket to reach orbit. Miller's planet has 1.1 times Earth's gravity, and they don't need any rockets at all, the shuttle is taking off on its own. The same happens on Mann's planet twice. That's only possible if they already have the anti-gravity drives installed and working.

Plan A was never an alternative, probably because if humans didn't have food on Earth they wouldn't have any in space either. And on top of that, all crops were infected on Earth with the Blight, so Brand wanted a fresh start.