Yhteenveto: Starship-luokan pinolle (~5 000 t nousussa) ”nostoapu”, joka lisää vain 80–150 m/s varhaisessa vaiheessa, voi tuottaa +5–13 % LEO-kuormaa sijainnista riippuen. Siirrä sama ajoneuvo lähelle päiväntasaajaa Afrikan ylängölle ja yhdistä paras mahdollinen jousi, niin lisäät ~20 t LEOon ja säästät kymmeniä tonneja polttoainetta GEO-tehtävissä tasomuuton välttämisen ansiosta. Jokainen pieni lisäys merkitsee – ja paljon.

0) Oletukset (jotta luvut ovat toistettavissa)

• Ajoneuvon massa nousussa: 5 000 000 kg (Starship + Super Heavy -luokka).
• Vaiheen suorituskykymalli (karkeasti mutta johdonmukaisesti):
  • Lisävoimala: Isp ≈ 330 s, polttoaine ≈ 3 300 t, kuiva ≈ 200 t.
  • Alus: Isp ≈ 375 s, polttoaine ≈ 1 200 t, kuiva ≈ 150 t.
• Alustan ja LEO:n Δv-budjetti (sisältäen painovoiman/ilmanvastuksen): ~9,4 km/s (lähtötaso).
• Pyörimisnopeuden lisäys: päiväntasaaja vs. Starbase (~26°N) ≈ +47 m/s päiväntasaajalla.
• Ekvaattorin GEO-pyöristys- ja tasomuuttoetu (apogeessa, yhdistetty poltto): ≈ 305 m/s säästö verrattuna 26°N:ään.
• Korkean ylätasangon korkeusluotto (ohut ilma, alhaisempi takapaine) pienenä varhaisvaiheen Δv-vastaavana: ~10–20 m/s (kuvissa käytetään 20 m/s).

1) Kolme skenaariota

Miksi ei kirjaimellista stadionin kokoista teräsjousta? Koska teräksen elastinen energian tiheys on pieni. Parhaat käytännölliset ”jouset” ovat modulaarisia: sähkömagneettisia segmenttejä, hydraulisia, vauhtipyöriä/SMES:iä ja korkean venymän komposiittijänteitä—ladataan hitaasti, puretaan nopeasti, muotoillaan ohjauksella.

2) Δv-kirjanpito (minkälaista ”vapaata” saamme?)

• Maglev-nosto: ~+80 m/s varhain.
• Loistava jousi: ~+150 m/s varhain (maailmanluokan insinööritaito ja hallinta).
• Päiväntasaaja vs. Starbase (~26°N): +47 m/s (rotaatio).
• Korkean maan korkeus: ~+10–20 m/s Δv-vastaava alemmasta ilman tiheydestä/paluu paineesta likaisimmissa sekunneissa.
• GEO päiväntasaajalta: säästä ~305 m/s apogeessä välttämällä 26° tasonvaihtorangaistus (katso §5).

3) Kuinka paljon hyötykuormaa se ostaa? (LEO)

Käyttäen yllä olevaa johdonmukaista kaksivaiheista mallia, tässä on tulos. Numerot ovat suuntaa-antavia, eivät lupauksia; tärkeintä on kaava.

Lue tämä näin: sama ajoneuvo, maltillisella alkuvauhdilla ja paremmalla paikalla, kerää kaksinumeroisia tonneja LEO:lle. Se on päinvastoin kuin "pieni."

4) Suunnittelun järkevyystarkistukset (isku, voima, energia)

• Iskun pituus (v²/2a):
  • 80 m/s +1 g:ssä → ~320 m.
  • 150 m/s +2 g:ssä → ~563 m; +3 g:ssä → ~375 m.
• Keskivoima (M·Δv / t):
  • 80 m/s 4 s aikana → ~100 MN.
  • 150 m/s 4 s aikana → ~188 MN.
• Energia (½ M v²):
  • 80 m/s → 16 GJ (~4,4 MWh).
  • 150 m/s → 56 GJ (~15,6 MWh).

  Verkkovirta on helppoa; vaikea osa on teho muutamaksi sekunniksi. Siksi jousipaketti on olemassa: lataa hitaasti, pura nopeasti, muotoile voimaa.

5) GEO on paikka, jossa päiväntasaaja muuttuu mielettömäksi

Noin 26°N (Starbase) lähtien GEO-tehtävässä on poistettava ~26° inklinaatiota. Jos teet tasomuutoksen fiksusti apogeessa ja yhdistät sen kiertoradan pyöristykseen, ylimääräinen kustannus on ~305 m/s verrattuna laukaisuun päiväntasaajalta.

Mitä 305 m/s tarkoittaa polttoaineessa? Ylävaiheelle, jonka Isp ≈ 375 s:

• Jokaista 200 t jälkipalopainoa kohden (kuiva + kuorma), päiväntasaajan apogeepolto tarvitsee ~99 t polttoainetta, kun taas Starbasen vastaava tarvitsee ~125 t. Se on ~26 t säästöä—apogeessa, jokaisella tehtävällä.
• Skaalaa lineaarisesti: 400 t → ~52 t säästöä; 800 t → ~103 t säästöä.

Yhdistä se 150 m/s jouseen laukaisussa ja ylänköpaikkaan, ja saat satojen m/s budjettivapautuksia koko tehtävälle. Tankkausarkkitehtuurissa se tarkoittaa vähemmän tankkerilentoja tai enemmän kuormaa GEOon.

6) Materiaalien todellisuustarkistus (miksi "loistava" ei ole vielä taikuutta)

• Tänään käytännölliset jousipaketit (teräs/titaani + komposiitit + sähkömoottorit): odota tehokasta elastista energian tiheyttä ~1–10+ kJ/kg luokassa. Se riittää avustukseen, ei "heittämiseen kiertoradalle".
• Laboratoriounelmien materiaalit (bulk-metallilasi, korkean venymän CFRP, joskus CNT/grafiini bulkissa) voivat saavuttaa ~10–30+ kJ/kg käytännössä. Se tarjoaa ~150 m/s-luokan avustuksia megarakenteissa. Silti moottorit tekevät varsinaisen matkan.

7) Turvallisuus, ohjaus ja "älä katkaise rakettia"

• Monet pienet moduulit > yksi jättimäinen jousi: redundanssi ja sujuvat peruutukset.
• Jerk-rajoitetut S-käyrät: voiman tasainen nousu/pito/lasku; moottorit säätelevät yhteistä g-voimaa tarkasti.
• Säilytys/dämpittimet: käyttämätön energia päätyy jarruihin, ei "pomppuun ja takaisin".

8) Yhteenveto

• Maglev-nosto (~80 m/s): jo arvoltaan ~+5 % LEO-kuormaa Starbasessa, enemmän päiväntasaajalla.
• Loistava jousi (~150 m/s): maailmanluokan insinööritaidolla olet ~+9–13 % LEO-kuormassa sijainnista riippuen.
• Ekvaattorinen Afrikan ylänkö + jousi: noin +20 t LEOon samalle ajoneuvolle, ja ~25–100+ t polttoainetta säästyy GEO:n apogeessa (riippuen tehtävästä). Tämä on "jokainen pala merkitsee" näkyväksi tehtynä.
• Moottorit hoitavat edelleen työn: jousi ei korvaa työntövoimaa; se poistaa rumimpia sekunteja ja antaa sinulle kuorman tilalle.

Stage Zero voi olla akku. Lataa sitä hitaasti. Vapauta se kohteliaasti. Parempien alustojen ja paremman leveyden välillä et muuta fysiikkaa—annat fysiikan muuttaa kuormaasi.