[AR] Re: reentry Isp (was Re: SSTO)

  • From: rebel without a job <rebelwithoutajob@xxxxxxxxxxx>
  • To: "arocket@xxxxxxxxxxxxx" <arocket@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Tue, 13 Feb 2018 21:03:48 +0000


I’ve seen the reverse rocket equation derivation in a few places, (given a dV, 
initial mass, and final mass, compute an effective Isp), and it inspired me to 
take a look at the energetics from a different perspective:

Let’s consider a kilogram of heat shield substance. It starts out at close to 
0K, and is heated to ~2000K. 

Specific heat of most solids is on the order of 1000 J / kg, so that’s 2E6 J / 
kg = 2e6 m2/s2

This is in turn equivalent to a kinetic energy of ~2e3 m/s, which gives an 
effective Isp of ~200 s.

This is over an order of magnitude off than the (conservative) reverse-rocket 
derivation which is on the order of 1e5 s.

The conclusion I’m drawing is that only a tiny bit of the re-entry energy is 
carried off by the ablated particles of the heat shield, and the vast majority 
of the re-entry energy is used in heating the surrounding air. A further 
conclusion is that a heat shield is more like a jet engine than a rocket. In a 
rocket, the propellant mass is the reaction mass. In a heat shield and a jet 
engine a small onboard propellant mass does work on a large reaction mass, the 
surrounding atmosphere, increasing efficiency.

Am I getting this right? Engineering school was decades ago for me, and I 
dropped out anyways.

On Feb 12, 2018, at 3:44 PM, Henry Spencer <hspencer@xxxxxxxxxxxxx> wrote:

On Mon, 12 Feb 2018, William Claybaugh wrote:
Henry:
Obvious but clever; it is not something I think I would have thought.
Thanks.

You're welcome.  To be honest, I don't *think* I invented this, but if I 
picked it up from somebody else, I no longer remember who.

Henry


Other related posts: