Единицы измерения в космонавтике

Как говорили с древнегреческих времён - "Всё познаётся в сравнении". И это истина.
Но как сравнивать космические аппараты? Что взять за параметр, чтобы хотя бы приблизительно сравнить космические аппараты, выведенные на орбиту?
Достижения СССР любили сравнивать с 1913-м годом, достижения авиации - с полётами братьев Райт, а с чем сравнивать МКС, "Кассини", "Аполлон"?
Я предлагаю за единицу измерения взять 1-й ИСЗ.
Естественно, сразу вспоминается измерение удава в попугаях. ("38 попугаев и еще одно попугайское крылышко"). Но есть и другие примеры. Астрономы привыкли измерять планеты в диаметрах и массах Земли, расстояния до них - в астрономических единицах, а звёзды и расстояния до них - в массах и диаметрах Солнца и в парсеках. А поскольку 1-й ИСЗ сразу назвали первой рукотворной планетой, то тут я даже не оригинален.
Однако, несмотря на то, что все параметры 1-го ИСЗ хорошо известны, выбор не прост. Что взять за основу?
Размеры
Вообще размеры КА упоминают редко. Под головным обтекателем он свёрнут, как бутон, а в свободном пространстве зачастую начинает раскрываться, быстро увеличиваясь в размерах. Есть "полный размер" (с антеннами) и тогда окажется, что скромный ИСЗ "Эксплорер-49" - величайший КА, уступающий только тросовой системе шаттла. Размер "без антенн" тоже не однозначен. КА имеют самые причудливые формы.
1 ИСЗ2,530 087 120 ГДж1Сравнение кинетической энергии разных объектов с 1-м ИСЗ
Джип (3т, 120 км) - 0,0007
поезд пассажирский (16 ваг) - 0,072
SS-1 Рутана - 0,073
А-4 -- 0,22
грузовой поезд (7 тыс.т) - 0,5
Б-52 -- 3,67
X-15 - 5,49
Конкорд -15,5
самый большой авианосец на полном ходу - 4,37
2-й ИСЗ170890460006,75
Эксплорер-12790460000,11
Авангард-1554700000,021
3-й ИСЗ42 464 000 00016,8
Пионер-221526758400,851
Луна-1 (конт)97277400003,84
Восток-1151 200 000 00059,76
Аполлон-11 +S-IV (136 т)
Аполлон-11
4 126 518 800 000
2 975 155 981 706
1631
1176
МКС (303 т)9 217 260 000 0003643
Масса
Это более точный параметр, но если 5 тонн - на низкой орбите - это заурядный аппарат, то 5 тонн на стационаре - небывалый спутник. Не пойдёт.
Параметры орбиты
С трудом и далеко не всегда можно определить, чем одна орбита сложнее другой. Никак не даёт нужного сравнения.
Кинетическая энергия.
mv2/2
Даёт очень наглядное представление о энергии КА. Замечательно сравнивается с любым земным транспортом, даёт реальную картину столкновения с препятствием. Но...
В реальности ни один КА не набирает скорости у поверхности Земли. РН поднимает КА на определённую высоту и дорозгоняет в горизонтальном направлении до 1кс (не будем сейчас о гиперболических траекториях). Но, чем больше высота доразгона, тем меньше 1кс, и тем меньше кинетическая скорость! А энергия, потраченная на вывод КА на более высокую орбиту, больше!
Поэтому сравнивать КА таким образом нельзя.
Однако мы имеем в наличие ещё характеристическую (или идеальную) скорость. Она показывает, какую скорость у поверхности должна иметь ракета, чтобы на определённой высоте выйти на орбиту ИСЗ.
В реальности же характеристическая скорость расходуется на а) преодоление гравитации, б) преодоление сопротивления атмосферы, в) управление ракетой. Реальная х.с всегда больше идеальной примерно на 20%. Но это относится только к РН. Спутнику всё равно, сколько было затрачено средств, чтобы придать ему орбитальную скорость. Так что берём только идеальную скорость.
Так что заменим V на Vхар и получим затраты энергии для запуска любого КА. Надо знать только массу и параметры орбиты.

1-й ИСЗ.
Масса - 83,6 кг. Я совершенно уверен, что азот, заполнивший ИСЗ, никак не учтён. Но - ладно, мелочи (всё равно подробности уже не узнаем).
Перигей - 228 км. Тут такое дело. Измеряли от поверхности, а надо бы от условной сферы (6371 км). С учётом несферичности Земли получается 215 км.
Вычисляем. Для 215 км Vх=11 186,1 √1-6371/2(6371+215) = 8037,84 м/с (а орбитальная тут равна 7 780 м/с)
для 228 км Vорб=7 711 Но - это для круговой орбиты.
апогей - 947 км. Апогей, вероятно, вычислен по периоду обращения. На самом же деле он тоже должен быть меньше. Я не считал - есть данные, что апогей был 939 км. Примем эту цифру.
Подсчитаем, какова нужна дополнительная скорость, чтобы получился такой апогей.
апогей=перигей+е.
Откуда е= 939-215=724 км. е=2хRперигеях(Ф-1):2-Ф
Ф=1,052101. Из другой формулы имеем Ф=(допV/V+1)2
откуда получаем допV = 0,02572V = 0,02572 · 7780 = 200,1 м/с
8037,8+200,1 =8237,9 м/с
Учтем наклон орбиты 465 · cos65°,1 = 195,8 м/с
Полная скорость 8237,9 - 195,8 = 8042,1 м/с
Общая энергия 1-го ИСЗ будет 2, 703 430 566 Гдж

Вот это значение примем за единицу и будем сравнивать с ним разные КА.
VхарПеригейАпогей при +V=0.1
7,8-171-
7,9-15317
8,0149485
8,1325665
8,2515859
8,37171067
8,49341292
8,511661531
8,614191792
8,716922074
8,819882379
8.923092715
9,026613074
9,130483474
9,234733913
9,339454401
9,444714945
9,550595553
9,657186239
9,764697012
9,873307904
9,983298998
10949310144
10,110 86711567
10,21253413294
10,314 55915392
10,417 12118046
10,520 42021463
10,624 859
10,731 105
10,840 613
10,956 708
1190 159
11,1201 832
11,200
VхарПеригейАпогей при +V=0.1
7,8до -93-
7,9(-93)-67до 401
8,067-237401-575
8,1237-420575-762
8,2420-616762-963
8,3717963-1180
8,49341292
8,511661531
8,614191792
8,716922074
8,819882379
8.923092715
9,026613074
9,130483474
9,234733913
9,339454401
9,444714945
9,550595553
9,657186239
9,764697012
9,873307904
9,983298998
10949310144
10,110 86711567
10,21253413294
10,314 55915392
10,417 12118046
10,520 42021463
10,624 859
10,731 105
10,840 613
10,956 708
1190 159
11,1201 832
11,200
cosf=x/465
14,59°450
41,18°350
57,48250
71,18°150
83,83°50
0-28,08°400
28,08°-49,33°300
49,33°-64,33200
64,33-77,51°100
77,51°-0