¿Llegar al espacio sin cohetes ni explosiones?

Avión

¿Podría un avión muy rápido acumular suficiente velocidad para escapar bien de la gravedad? ¿Es posible alcanzar tales velocidades sin usar cohetes/motores a reacción o explosiones?

Los aviones más rápidos usan motores a reacción (o para algunos aviones experimentales, cohetes). Así que estás exceptuando específicamente los aviones más rápidos.

Un avión basado en hélices no podrá llegar al espacio porque funciona empujando el avión hacia adelante contra el aire. No hay aire y la hélice no hace nada. Eso también es un problema con un motor a reacción, pero los exceptuó de todos modos.

Un avión también depende de las fuerzas de Bernoulli para sostenerlo. Nuevamente, estos funcionan manipulando la atmósfera. Sin atmósfera y el avión no tendría nada que empujar contra la gravedad.

Creo que podemos decir con seguridad que un avión no funcionaría.

Cañón de riel

Hay una tecnología llamada Hyperloop que las personas proponen usar para viajar entre ubicaciones con destino a la Tierra. Es básicamente un túnel a través del cual un vehículo es acelerado por magnetismo. La velocidad de escape en la superficie de la Tierra es básicamente de 11 km/s. Entonces, con una aceleración de 10 m/s, tardaría unos 1100 segundos en alcanzar esa velocidad. Eso es una distancia de 600 km.

Una pequeña aplicación de la teoría de Pitágoras y otra geometría y encontramos que esto tendría unos 8 km de profundidad.

Hacer un túnel que se extienda a una profundidad de hasta 8 km por debajo de la superficie que sea estable (que no se derrumbe) está más allá de todo lo que hemos hecho hasta ahora. Por el contrario, el Túnel del Canal de la Mancha está a solo un cuarto de kilómetro bajo el nivel del mar y tiene menos de 40 km de largo. El túnel más largo del mundo es el Acueducto de Delaware con 137 km. El túnel más profundo del mundo es el túnel de base de San Gotardo con 2,3 km (pero está en las montañas).

Sin embargo, no estamos tan lejos de eso. Tal vez en otro siglo o dos podamos hacerlo. Tal vez incluso antes si fuera lo suficientemente importante.

La parte de levitación magnética tampoco se ha probado a esas velocidades. Parece factible estar listo cuando se haga el túnel.

Esto es básicamente un cañón de riel. Ponerlo bajo tierra permite que sea recto para que no necesite la aceleración adicional de una curva.

Alternativas en el espacio

Una vez en el espacio, podrían crear un ascensor espacial . Eso requiere crear una atadura lo suficientemente fuerte. Esa es otra cosa que no podemos hacer ahora, pero que podríamos hacer en un siglo o dos. Pero realmente necesitas estar en el espacio para construir el ascensor espacial. Dejas caer la cuerda hasta la superficie. No es algo que se construye desde cero. Por lo tanto, primero necesitan la capacidad de lanzamiento.

Moverse en el espacio se puede hacer con velas solares , pero esto no te llevaría al espacio.

Propulsión de naves espaciales con energía eléctrica

Si nada de eso le atrae, existen formas eléctricas de propulsión de naves espaciales que podrían satisfacer sus necesidades.

Ya es bastante difícil salir de esta bola de tierra incluso con cohetes.

El espacio no es demasiado difícil, si simplemente te refieres a alcanzar una altitud determinada. Pero permanecer en el espacio requiere velocidad orbital.

Alcanzar la velocidad orbital es mucho más difícil, porque se necesita la mayor parte de la energía para acelerar su vehículo y solo una pequeña fracción para levantarlo contra la gravedad.

Una vez que alcanza altitudes espaciales, no puede acelerar sin cohetes o el equivalente en forma de explosión porque la ley de Newton requiere que expulse grandes cantidades de masa a alta velocidad para evitar volver a caer a la tierra; no tenemos alternativas prácticas a los cohetes o explosiones para lograr eso.

Entonces, tienes que acelerar mientras estás dentro de la atmósfera. Este es un gran problema porque a las velocidades necesarias, su vehículo se quemará (tal como lo hace al volver a entrar).

Dado que necesita una velocidad aún mayor, el problema del calentamiento es aún peor.

Visite Non-Rocket Spacelaunch para ver un catálogo de tecnologías propuestas. Todos son de alta tecnología en comparación con el lanzamiento de cohetes. ¿Algunos de ellos son factibles? Sí, es difícil saberlo con seguridad hasta que estén funcionando. Pero muchos de ellos asumen que los cohetes son responsables de agregar velocidad adicional.

Si pudiera viajar en el elevador espacial hasta la órbita geosincrónica, ahora tiene la opción de agregar la velocidad adicional necesaria a través de un mensaje de bajo empuje, que podría ser velas solares, impulsores de iones, etc. que podrían considerarse aceptables. Y ciertamente quieres alguna forma de maniobrar en el espacio.

La construcción del ascensor espacial requerirá acceso al espacio a gran escala, así como avances considerables en la fabricación de nanotubos de carbono.

Quería decir que la energía emitida funcionaría, pero para alcanzar velocidades orbitales o de escape, necesitaría una mejora importante en la orientación del láser, etc. para lidiar con el problema de la floración térmica o aquí . De lo contrario, perderá la mayor parte de la energía láser en el camino, y parte de la que no alcance el objetivo cocinará su vehículo.

La energía transmitida es una opción. Use un láser terrestre muy potente (al menos decenas de gigavatios para un lanzamiento de tamaño mediano, probablemente) para rastrear la cámara de reacción de su nave. Al principio del ascenso, puede usar tomas de aire para que su propulsor (que calienta el haz) pueda ser aire, y luego cambie a propulsor interno. Esto no requiere una fuente de energía en la propia nave, y es posible que tenga un rendimiento mucho mejor que los cohetes químicos.

Un buen video que ilustra el concepto con pequeños modelos: https://www.youtube.com/watch?v=XhUasBcoj-Q

Lo que es más difícil de justificar es por qué sería mucho más difícil alcanzar la órbita si tu planeta es como la Tierra. Lo más obvio sería que el planeta era más grande, pero eso no es parte de la pregunta de todos modos, y el poder transmitido es una buena opción independientemente.

Normalmente, sugeriría un ascensor espacial, como se ve en "Las fuentes del paraíso", de Arthur C. Clarke, pero eso generalmente debe construirse parcialmente desde el espacio.

No recuerdo el libro exacto (¿quizás un libro de Julio Verne?), pero he leído otro libro que proponía el uso de un cañón de etapas múltiples. Creo que fue a principios del siglo XX. Lo que hicieron fue hacer un barril de cañón (potencialmente) de millas de largo que tenía ramas que se llenaban con propulsor, que estaban sincronizadas para dispararse cuando la carga pasaba por cada rama.

Cada rama estaba en un ángulo diseñado para ayudar directamente a empujar la carga, en lugar de simplemente crear más gases en expansión.

Esta carga tenía personas (y creo que perros) en ella. No recuerdo que hubiera nada más que agitar las manos sobre el "relleno" que se usaba para proteger a los seres vivos en la carga.

Esto al menos podría llevar material al espacio, y tal vez robots para usar los materiales.

Es posible que puedas usar el ascensor espacial para lanzar una carga al espacio. Creo que también he leído un libro usando ese método.

Como mencionan los comentarios, los cañones de riel también serían una buena opción.

Tanto el ascensor espacial parcial como el cañón de riel podrían (potencialmente) acelerar lo suficientemente lento como para que las personas estén en la carga útil.

La energía nuclear.

Incluso si los cohetes químicos no son lo suficientemente poderosos, los cohetes nucleares aún podrían serlo. A diferencia de la bomba nuclear Orion, la energía térmica nuclear no requiere explosiones químicas para comenzar.

Es costoso y cuando las cosas van mal, se vuelve aún más costoso de limpiar, pero si las cosas van bien, podría ser un mejor elevador que los cohetes químicos con nuestra tecnología actual, y parece tener más espacio para mejorar.

Una gran sociedad suficientemente desarrollada utilizará primero sus métodos más primitivos para establecer la capacidad de construir cualquier cosa que necesite fuera del campo gravitatorio de un planeta. Uno tendría que imaginar la extracción de objetos de masa pequeña y demás. Simplemente no tiene sentido tener que contrarrestar continuamente grandes fuerzas gravitatorias, ya que no hay un almuerzo de energía gratis para darse un festín y la biosfera es bastante frágil.