формула Циолковского для расчета максимальной теоретической скорости, которую может достичь ракета под воздействием реактивной тяги, выглядит следующим образом

V = I * ln(M1/M2)

где I — удельный импульс ракетного двигателя. для максимального упрощения за такой импульс можно принять скорость истечения газов
M1 — начальная масса ракеты (с топливом)
M2 — конечная масса ракеты (то есть, полезной нагрузки, которая она тащит в космос)

на сегодняшний момент I в современных ракетах является практически постоянной величиной и зависит от топлива. его можно принять равным 3.3-4.5 км/сек — это то, что можно выжать из ракетных двигателей и современного топлива. здесь люди уже уперлись в потолок (достигли совершенства) и все работы ведутся над соотношением масс, то есть — гигантоманией. чтобы начальная масса корабля была как можно больше, а конечная — как можно меньше. самое большое соотношение масс, которое было достигнуто — было порядка 1000 (это когда американцы на своем самом большом корабле забросили в космос аппарат "новые горизонты" для изучения Плутона).

теперь смотрим на логарифмы

для примера приводим следующие цифры

ln(1) = 0
ln(10) = 2.3
ln(100) = 4.6
ln(1000) = 6.9

отсюда видно, что улучшая качество корабля в 1000 раз, мы теоретически можем его ускорить всего лишь в 7 раз. то есть, теоретический предел скорости, который могут достичь химические корабли за счет гигантомании — 30 км/сек. практическая скорость будет конечно же меньше. самая большая скорость, которую могли развить на химической ракете была 16 км/сек

то есть тут становится совершенно очевидно, что гигантоманией заниматься нет никакого смысла и что это тупик, так как все усилия сжираются логарифмом

то есть, согласно формуле Циолковского, заниматься нужно в первую очередь удельным импульсом. в химических ракетах уже достигнут предел этого импульса, поэтому двигатели должны быть другого типа, например ионные (ядерные), в которых импульс может быть десятки и сотни километров в секунду.

источник