Наблюдаю в комментариях дискуссию о том, почему американскому челноку понадобились водородные двигатели и почему бы не запускать его на одних только боковых ускорителях, раз у них такая большая тяга. Тем более, что водородные движки работают от старта до выхода на орбиту.
Дело не в том, что твердотопливный двигатель нельзя выключить или произвольно дросселировать тягу в процессе полёта. Дело в маленьком удельном импульсе.
Проще говоря, скорость истечения продуктов сгорания не очень большая. Для шаттловских ускорителей это 2370 м/с. Для сферического коня в вакууме лабораторных условий скорость до которой может разогнаться ускоритель сам по себе, то есть без полезной нагрузки, меньше 4500 м/с (это называется дельта-V или характеристическая скорость). для выхода на околоземную орбиту явно недостаточно. Даже без учёта потерь скорости которые съедает гравитация.
Для вывода на орбиту земли чего ни будь характеристическая скорость нужна порядка 8600 м/с. На широте мыса Канаверал вращение Земли добавляет 400 м/с. около 1000 м/с (в зависимости от скорости подъёма) съедят потери на преодоление гравитации, сопротивления воздуха и манёвры.
Гружёный шаттл имеет массу порядка 100 тонн. Для того, чтобы разогнать эту массу до 8600 одним только твёрдым топливом, по формуле Циолковского, этого топлива надо примерно 3643 тонны. И это без учёта массы корпусов ускорителей. А у Шаттла каждый по 90 тонн массу имеет при массе топлива 500 тонн при дельте 4500 без нагрузки.
Если отказаться от многоразовости, то можно уменьшить массу пустого ускорителя раза в два. на 1000 тонн твёрдого топлива 90 тонн конструкции. Но задача переходит в разряд нерешаемой, масса корпусов слишком большая. На самом деле решается при массе корпуса в 4 - 5 тонн, но это из области ненаучной фантастики.
Для сравнения. Если бы у шаттла водородные движки имели достаточную тягу, то топлива для выхода на орбиту с учётом внешнего бака массой 50 тонн (масса родного 35 при массе топлива 583 тонны) понадобилось бы 880 тонн. Только за счёт большого удельного импульса в 455 с.
