Seberapa besar maksimum Bumi bisa membesar hingga roket tidak lagi berfungsi

Batas roket pendorong kimia: kemungkinan peluncuran dari planet yang lebih besar daripada Bumi

• Jawaban atas pertanyaan apakah roket pendorong kimia masih dapat diluncurkan dari planet yang lebih besar dengan kerapatan yang sama seperti Bumi.
• Menjelajahi kemungkinan peluncuran dengan meningkatkan jari-jari dan massa Bumi.
• Membahas batas teoretis roket kimia dan masalah rekayasa di dunia nyata.

Persamaan roket dan batas roket pendorong kimia

• Menurut persamaan roket, planet yang lebih besar memerlukan kecepatan yang lebih tinggi, yang berarti rasio massa roket harus meningkat.
• Kecepatan gas buang mesin kimia memiliki batas, dan rasio massa roket tidak bisa ditingkatkan tanpa batas.
• Pada planet yang lebih besar daripada Bumi, rasio dorong terhadap berat roket harus lebih tinggi, yang meningkatkan massa kering dan mengurangi Δv yang memungkinkan.

Batas praktis roket pendorong kimia

• Saat jari-jari dan massa Bumi ditingkatkan, massa total roket bertambah secara eksponensial.
• Di atas tingkat gravitasi tertentu, bahkan mesin paling kuat pun tidak dapat mengangkat beratnya sendiri.
• Kebutuhan Δv roket kimia secara teoretis dapat menuju tak hingga, tetapi dalam praktik menjadi mustahil karena masalah struktural dan keterbatasan sumber daya.

Batas teoretis roket pendorong kimia

• Secara teoretis, roket pendorong kimia dapat diluncurkan dari planet berukuran berapa pun, tetapi dalam praktik rasio massanya meningkat secara eksponensial.
• Jika ukuran roket menjadi terlalu besar, masalah struktural akan muncul dan mesin tidak lagi mampu mengangkat beratnya sendiri.
• Jika massa planet menjadi sangat besar dibandingkan massa roket, kecepatan gas buang roket menurun sehingga tidak lagi dapat memberikan Δv yang dibutuhkan untuk keluar ke angkasa.

Opini GN⁺

• Tulisan ini menggali secara mendalam batas roket pendorong kimia dan menekankan bahwa kesulitan peluncuran roket meningkat secara eksponensial seiring membesarnya ukuran planet.
• Dengan mempertimbangkan rasio massa roket dan batas struktural, tulisan ini menyiratkan bahwa pada planet yang jauh lebih besar daripada Bumi, peluncuran dengan roket pendorong kimia bisa jadi tidak mungkin.
• Tulisan ini menawarkan topik yang menarik bagi orang-orang yang tertarik pada eksplorasi antariksa dan rekayasa roket, serta dapat memicu diskusi tentang masa depan sistem peluncuran ke antariksa.

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Salah satu masalah terbuka dalam ilmu roket awal adalah apakah, dengan konsep roket teoretis, ada kombinasi propelan yang memiliki kecepatan buang yang cukup. Dalam makalah Goddard, dibahas seberapa besar roket harus dibuat agar menghasilkan kinerja setara saat kecepatan propelan diturunkan. Pada akhirnya, muncul situasi di mana seluruh gunung mesiu harus dibakar hanya untuk mencapai ketinggian beberapa puluh mil. Bagi para perintis roket awal, menyadari bahwa mereka hidup di planet tempat gravitasi dan kimia memungkinkan roket orbital adalah kejutan yang menyenangkan sekaligus melegakan. Sisanya hanyalah masalah rekayasa.
• Poin menarik yang dapat memengaruhi persamaan Drake adalah bahwa hal ini menyiratkan rata-rata waktu bertahannya peradaban di planet dengan gravitasi tinggi bisa lebih pendek. Ini karena kemampuan mereka untuk berpindah ke banyak planet dan mengatasi bencana besar bisa jadi terbatas.
• Jika di planet seperti raksasa gas ada atmosfer hidrogen yang menyelimuti inti berbatu, ini menimbulkan pertanyaan apakah pesawat luar angkasa yang "menghirup" hidrogen bisa dimungkinkan hingga mencapai tepi alam semesta, atau jika atmosfer nitrogen atau karbon dioksida cukup tebal, apakah seseorang bisa terbang secara aerodinamis atau bahkan melayang sampai mencapai titik di mana gravitasi jauh lebih rendah daripada di permukaan.
• Ada komentar yang mengajak membayangkan tantangan seperti apa yang diperlukan untuk mencapai kecepatan lepas dari planet air.
• Dengan tahap pertama yang cukup tinggi dan hot staging, ini bisa bekerja bahkan di Bumi yang sangat besar. Tahap pertama mungkin perlu memanjang jauh melampaui atmosfer.
• Pertanyaan apakah ada persamaan yang mirip dengan persamaan Drake, tetapi mencakup faktor apakah sebuah planet cukup kecil untuk bisa ditinggalkan. Memikirkan betapa langkanya kehidupan cerdas yang mampu bepergian ke antariksa memang cukup muram, tetapi di sisi lain menarik untuk membayangkan bahwa di sudut kecil alam semesta, beberapa pengelana antariksa mungkin hidup sezaman dalam jarak beberapa tahun cahaya satu sama lain.
• Hampir tidak ada penyebutan tentang roket termal nuklir, padahal secara teoretis itu teknologi yang layak dipertimbangkan.
• Pertanyaan tentang kemajuan teknologi mustahil apa yang akan ada bagi peradaban yang tidak bisa pergi ke antariksa.
• Tulisan tentang planet 1.55R⊕ terasa memancing rasa ingin tahu dan merupakan diskusi yang menarik.
• Saya lupa perhitungan praktis tentang gelombang kejut, tetapi ini bukan masalah yang bisa dihitung dengan mudah. Berdasarkan pengalaman di Bumi, gelombang kejut yang dihasilkan oleh buangan mesin supersonik memberikan tekanan besar pada struktur, dan pada skala yang disebutkan, tidak ada apa pun yang akan bertahan cukup lama. Untuk saat ini, kita tidak tahu dan tidak bisa memprediksi apakah material yang jauh lebih kuat dapat dibuat. Peluncuran dari permukaan laut itu penting, dan saat ini saya hanya ingat dua roket antariksa yang diluncurkan dari lokasi dengan ketinggian yang sangat berbeda. Peluncuran dari ketinggian tinggi mungkin bisa menjadi solusi untuk masalah gelombang kejut, tetapi ada batasan lain.