Beneficios del cañón de hidrógeno para lanzamiento de primera etapa a nivel del mar o 20,000 pies

Encontré tres videos ( 2009 Google Tech Talk , 2011 International Mars Society Convention , 2011 Quicklaunch Inc. ) del Dr. John Hunter sobre el uso de un cañón de gas de hidrógeno para lanzar cargas útiles al espacio (o al menos como una primera etapa de lanzamiento). El Dr. John Hunter quiere usar un cañón espacial al nivel del mar cerca del ecuador disparando hacia el este.

Mi pregunta es, ¿habría un beneficio significativo en la construcción de la pistola espacial en una montaña alta como Chimborazo en Ecuador (cerca del ecuador)? ¿Sería muy diferente la velocidad inicial de los dos cañones espaciales si uno estuviera al nivel del mar y el otro a 20 000 pies, ambos en el ecuador?

Respuestas (2)

El beneficio de una salida a gran altitud de un cañón de alta velocidad es la reducción de la densidad de la atmósfera a medida que la carga útil/proyectil golpea el aire a toda velocidad.

El nivel del mar no es un buen lugar para golpear repentinamente la atmósfera a velocidad orbital o incluso cerca de ella.

20,000 pies, la presión del aire se reduce lo suficiente como para importar. Más alto sería mejor.

La cuestión son las diferencias de velocidad de salida y, obviamente, una salida a nivel del mar requeriría una velocidad mucho mayor, lo que significa un mayor calentamiento, más masa para la protección contra el calor.

Por lo tanto, una liberación del nivel del mar sería menos efectiva.

"El nivel del mar no es un buen lugar para golpear repentinamente la atmósfera a velocidad orbital o incluso cerca de ella". Tienes un don para la subestimación.

La respuesta corta es "obviamente sí". Un lanzamiento a nivel del mar acepta una penalización adicional de la atmósfera. Esto tiene varios impactos muy serios:

  • Limita la carga útil económica mínima y, por lo tanto, el costo mínimo del arma en sí.
  • Exige que use un escudo térmico ablativo
  • Requiere más delta-v del cohete debido a las pérdidas por arrastre

Lo más difícil de explicar es por qué alguien podría pensar que los beneficios del lanzamiento marítimo superan los perjuicios en primer lugar. En las charlas del Dr. Hunter, menciona que se hundirá si construye este dispositivo sobre el suelo.

Obviamente, es importante tener en cuenta que esta arma tiene 1 km de longitud. Parece bastante claro que tendría esto compatible en una gran cantidad de lugares diferentes si se construyera sobre el suelo. Entonces, el hundimiento es solo algo que sucede entre los soportes, pero agregar soportes también agrega costos. No solo eso, sino que probablemente necesitará ajustes en varios soportes para mantener la alineación precisa del láser. Otras personas han señalado que construir un arma en la ladera de una montaña ayudará, pero si está buscando un segmento de 1 km, se ha limitado a solo un puñado de sitios potenciales en todo el mundo. Además, dado que la altura característica de la atmósfera de la Tierra es del orden de 8 km, es difícil encontrar una montaña práctica lo suficientemente alta como para disminuir la presión del aire inicial en más del 20%. 20, 000 pies reduciría eso en casi un 50%, pero ¿cuántas montañas tienen un tramo suave de 1 km, están por encima de los 20,000 pies y son accesibles para camiones pesados? La mayoría de las naciones sudamericanas ni siquiera tienen una montaña de esa altitud. Los derechos sobre la tierra para un producto geográfico tan escaso son obviamente un obstáculo importante.

No es el caso que un lanzamiento a mayor altitud no necesite un escudo térmico ablativo, pero los desafíos se reducirían. Además, la cuestión de la alineación favorece el lanzamiento al mar de varias maneras. Después de todo, el beneficio de los lanzamientos a mayor altitud son las cargas útiles más pequeñas, lo que probablemente hará que las tolerancias para la alineación sean más estrictas.

Económicamente, el lanzamiento marítimo también es mucho más fácil de mantener y tiene cierta sinergia con los astilleros, que de todos modos podrían ser donde se producen los tubos. Si puede pedir tubos con el doble de diámetro a cambio de evitar más permisos, caídas y un campo minado político, definitivamente lo considerará seriamente.

Cuando llegué al final de su respuesta, el argumento parecía mucho menos a favor del lanzamiento a gran altura. ¿Tengo razón en que nota la ventaja de la gran altitud, pero todos los factores económicos y políticos básicamente lo eliminan?
@briligg La desventaja de la flacidez es completamente física. Alternativamente, podría ponerlo en un lago a gran altura, y recuperaría los beneficios operativos de operar en el agua; luego estaríamos en los factores logísticos y políticos. Entonces, para ese escenario, caracterizó mis puntos con precisión.