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Estimador de combustible para una misión de impactos de meteoros

Este estimador aplica la ecuación ideal del cohete a una misión espacial dedicada a vigilancia, seguimiento o caracterización de impactos de meteoros. Puede utilizarse para una primera asignación de propelente asociada a inserción, mantenimiento de órbita, cambios de plano modestos, correcciones de trayectoria o maniobras de apuntamiento que se expresen como un presupuesto total de Δv. El cálculo parte de una masa seca final y determina cuánto propelente ideal hace falta para lograr el Δv con el impulso específico indicado. Después añade una contingencia explícita y muestra la masa inicial y la fracción de propelente. La herramienta no decide qué maniobras necesita la misión: esa secuencia debe definirse antes y convertirse en un Δv coherente.

Propulsión y reserva de maniobra

m/s
s
kg
%
Resultado
—
kg de propelente con contingencia
Propelente ideal—
Masa inicial estimada—
Fracción de propelente—
Relación de masas ideal—

1. Construye el presupuesto de Δv
Suma las maniobras que se ejecutarán con el sistema de propulsión que estás dimensionando.

2. Selecciona el Isp representativo
Introduce el impulso específico esperado del motor en las condiciones de funcionamiento relevantes.

3. Fija la masa seca final
Incluye plataforma, instrumentos y subsistemas que permanecen cuando el propelente considerado se ha consumido.

4. Añade contingencia
Usa una reserva de masa de propelente para cubrir incertidumbre en el concepto.

5. Examina la relación de masas
Si la proporción de propelente crece demasiado, revisa el Δv, la arquitectura o la tecnología de propulsión.

MR = exp[Δv / (g₀ · Isp)] mprop,ideal = mseca · (MR − 1) mprop,total = mprop,ideal · (1 + C) minicial = mseca + mprop,total

MR es la relación de masas ideal, g₀ = 9,80665 m/s², C es la contingencia como fracción y las masas se expresan en kg.

Qué significa el resultado

El resultado indica la carga de propelente aproximada asociada al presupuesto de Δv. La relación exponencial hace que los incrementos de Δv sean progresivamente más costosos en masa.

No se incluyen pérdidas, propelente residual, presurización, masa de tanques ni cambios de rendimiento del motor. Para una misión real hay que cerrar simultáneamente el presupuesto de masas y el de maniobras.

Datos: Δv de 700 m/s, Isp de 240 s, masa seca de 1.100 kg y 10 % de contingencia.

Cálculo: MR = exp[700 / (9,80665 × 240)] ≈ 1,3463. Propelente ideal = 1.100 × 0,3463 ≈ 380,9 kg. Con contingencia = 380,9 × 1,10 ≈ 419,0 kg. Masa inicial ≈ 1.519,0 kg.

Resultado: el concepto requeriría del orden de 419 kg de propelente bajo estos supuestos.

¿Debo sumar todas las maniobras en un único Δv?

Para una estimación de primer orden sí, siempre que las ejecute el mismo sistema y la aproximación de una sola etapa sea razonable. En estudios detallados, el orden de maniobras y los cambios de masa pueden modelarse por segmentos.

¿Qué pasa si el Isp cambia entre maniobras?

La herramienta usa un único valor. Si tienes modos o motores distintos, calcula cada segmento por separado o usa un modelo por etapas.

¿La contingencia equivale a una reserva de Δv?

No exactamente. Aquí se aplica como porcentaje sobre la masa de propelente ideal. Una reserva de Δv cambia la ecuación de forma distinta y debe añadirse al Δv si esa es la convención de tu presupuesto.

¿Puede salir una fracción de propelente muy alta?

Sí. Eso indica que el Δv es grande frente al Isp y la masa seca. Puede ser una señal para revisar la arquitectura o emplear propulsión con mayor impulso específico.

¿El resultado incluye propelente para control de actitud?

Solo si su equivalente de Δv está incluido en la entrada y es razonable representarlo con el mismo Isp. Sistemas de control separados suelen presupuestarse por separado.