¿Especulaciones sobre el concepto de anillo magnético/lanzador de rieles en el espacio para una nave espacial?

Esto es en referencia a la pregunta Si los viajes espaciales humanos están limitados por la vulnerabilidad de la fuerza G, ¿hay alguna forma de contrarrestar las fuerzas G?

Lo cual, según mi comprensión limitada, parece señalar el problema de los viajes espaciales como: no poder acelerar en el espacio de manera eficiente, por lo tanto, lleva tanto tiempo llegar a Marte, etc.

Solo por curiosidad, ¿cuáles serían los problemas inmediatos con los anillos magnéticos (en el espacio, el lanzador de rieles), una nave pasa y se acelera, tal vez incluso volando a través de varios anillos para aumentar su aceleración?

Referencia ficticia: Cowboy Bebop

Paso 1 para cualquier sistema hipotético de aceleración espacial: sacarlo de la atmósfera terrestre. En cuanto a si funcionaría o no, depende de una variedad de factores (ninguno de los cuales conozco). Sin embargo, buena pregunta.

Respuestas (2)

La principal limitación de cualquier sistema que aumente las cargas útiles en su camino es el elemento de reacción igual y opuesto. Entonces, si construye su lanzador hipotético en la órbita terrestre, cada vez que lanza una misión a Marte a través de él impulsando 'hacia arriba' (velocidad orbital aumentada) empuja su lanzador 'abajo' (velocidad orbital más baja).

Al viajar entre estaciones orbitales o a la luna, hay formas de modelar disparos que igualan o 'atrapan' cargas útiles entrantes, pero para un disparo a Marte que no funciona tan bien, termina necesitando cargas de combustible similares impulsadas a la órbita de todos modos, aunque usted potencialmente puede usar un solo motor de alta eficiencia/bajo empuje en su lanzador en lugar de múltiples motores de baja eficiencia/alto empuje en su carga útil, lo que puede generar algunas ganancias.

Colocar su lanzador en la luna tiene una serie de ventajas aquí, ya que obtiene acceso a materiales y una plataforma de lanzamiento masiva que, en términos humanos, puede considerarse inamovible.

Independientemente de la ubicación, dicho lanzador será enorme, los meses de tránsito de Marte implican un DV de 3 km/s desde y hacia arriba desde LEO, por lo que la velocidad inicial de su sistema debe ser de 3 km/s. En 5G, eso significa acelerar durante poco más de un minuto y una duración de alrededor de 100 km. La duplicación a 10G de aceleración aproximadamente reduce a la mitad la longitud del sistema a 50 km. Esa es una estructura sustancial para construir, manténgase recto contra las fuerzas de las mareas y manténgase apuntado con precisión.

También tenga en cuenta que su sistema de lanzamiento en LEO será un arma altamente efectiva contra cualquiera en el sistema tierra/luna tan políticamente emocionante de tener cerca.

Enmarcando la pregunta de una manera un poco mejor: ¿qué tan factible es acelerar los satélites en el espacio usando Rail Guns?

Después de acelerar una carga útil en el espacio, Rail Gun acelerará en la dirección opuesta . Para trabajar en la práctica de manera eficiente utilizando este tipo de propulsión, la masa del Rail Gun debe ser al menos un orden de magnitud mayor que el objeto que se está acelerando. Por inercia, si empujas una pelota que pesa 1 kg, se mueve. Si empujas una pelota que pesa 1 tonelada, te mueves.

Llegando a la práctica, nadie quiere invertir en unos pocos cañones de riel grandes en el espacio. No estoy seguro de si algún cohete es actualmente capaz de poner estos sistemas en órbita. Debido a que los cañones de riel desaceleran cada vez que aceleran algo en el espacio, en algún momento en el futuro deben acelerarse nuevamente, derrotando el propósito original. Estos sistemas requerirían más energía de la que razonablemente puede suministrar un panel solar. Dicho campo magnético puede estropear las partes eléctricas de la carga útil. Si un grupo de anillos magnéticos está acelerando una carga útil, tal disposición solo puede acelerar la carga útil en una dirección.

Los propulsores de iones hacen un mejor trabajo acelerando satélites en el espacio en comparación con los cañones de riel.