Игнорируем объем и размеры ракеты, рассматривая только массу. Каков предел массы топлива, когда выше этого предела будет использоваться больше энергии топлива для транспортировки, чем потом можно будет получить?
Обычно в космос выводится полезная нагрузка, она может быть любой, пусть это будет топливо. Конечно, чтобы вывести на орбиту сколько-то нагрузки нужно сжечь в разы больше по массе топлива, но если ресурсы не ограничены, можно отправить сколько угодно чего угодно.
Другое дело, что если перегрузить одну конкретную ракету она не полетит вверх, а будет сжигать топливо стоя на месте, пока не сгорит излишек и сила тяги двигателей не сможет начать толкать вверх то, что осталось. Это решается большим количеством более мощных двигателей и если ресурсы не ограничены, то можно на одной ракете (хоть размером с полпланеты) вывести в космос очень много топлива, но сжечь при этом в разы больше. Так что предела массы топлива, которое можно взять с собой нет, если неограничена мощность двигателя.