¿Se puede usar la propulsión eléctrica para el lanzamiento (teóricamente) [cerrado]

Editar: pensándolo bien, probablemente se esté refiriendo a una unidad de iones en lugar de disparar la nave espacial con un cañón de riel.

Podría usar un cañón de riel en una nave espacial como impulsor de masa: el cañón dispara una roca por la parte trasera y la fuerza de reacción impulsa la nave.

Si está hablando de disparar la nave espacial desde un cañón de riel: los límites principales para esto son comunes a todos los métodos de lanzamiento de armas :

• se necesitan grandes fuerzas G o cañones muy largos (500 m a 1000 G). Las fuerzas G sostenibles para un humano significan un arma que tiene cientos de kilómetros de largo.
• la resistencia atmosférica significa que tienes que lanzar a velocidades mucho más altas que la velocidad orbital.
• si el cañón no es una aspiradora, debe proporcionar orificios en el cañón para que pueda escapar el aire que se encuentra delante del proyectil. La onda de choque supersónica significa que no puedes construir el arma cerca de áreas habitadas. Intente dibujar un área deshabitada de 30 km de ancho y 300 km de largo en cualquier parte del Primer Mundo.

Existen cañones de riel . La Marina de los EE. UU. está experimentando con uno que disparará un proyectil de 3 kg a 2,5 km/s. La parte más difícil de esto es lograr que el arma no se destruya a sí misma. Esta pistola funciona colocando un dardo conductor encima de dos rieles paralelos. La corriente sube por un riel, atraviesa el dardo y baja por el otro. Los rieles se calientan por la enorme corriente necesaria (del orden de 1 MA), hasta el punto en que inicialmente tuvieron que cambiar los rieles después de algunos disparos. También está configurando enormes campos EM alrededor del proyectil.
Existen otros principios de armas electromagnéticas, por ejemplo, puede colocar bobinas en serie y hacer pasar corriente a través de ellas para impulsar un proyectil de metal. Solía ​​divertirme disparando bolos de metal con una bobina extraída de un conjunto de puntos de tren de juguete.

Empuje es empuje y sus efectos son los mismos sin importar de dónde venga. En teoría, sí, la propulsión eléctrica, como los propulsores de efecto Hall, los propulsores de iones electrostáticos y los propulsores magnetoplasmadinámicos (MPD), se pueden utilizar para lanzar un satélite desde la superficie de la Tierra hasta su órbita. Sin embargo, debido a la velocidad de escape muy alta de los sistemas de propulsión eléctrica, tienen un impulso específico muy alto, lo cual es una buena manera de decir que, en teoría, pueden producir un gran cambio en la velocidad de la nave espacial con una pequeña cantidad de propulsor.

Si bien un impulso específico más alto puede sonar ventajoso, la gravedad y el arrastre atmosférico en la superficie de la Tierra pueden contrarrestar los efectos del impulso específico alto. Al reorganizar las ecuaciones de movimiento y la ecuación de la potencia cinética del chorro, podemos ver que a medida que aumenta el impulso específico de un motor, la cantidad de potencia requerida para producir una libra de empuje también aumenta a una tasa casi logarítmica. Debido a este aumento en la relación entre potencia y empuje, los sistemas de propulsión eléctrica requerirían una enorme fuente de energía para producir suficiente empuje para acelerar contra la gravedad y minimizar las pérdidas por arrastre. Desafortunadamente, la masa específica de los sistemas de energía contemporáneos (químicos, solares y nucleares) es demasiado baja para permitir este tipo de sistema de lanzamiento.

Entonces, en resumen, si pudiéramos construir fuentes de energía que pudieran producir una enorme cantidad de energía para una estructura de masa muy baja (~3 kg/kWe o menos), que también fueran compactas, entonces sí, es posible usar sistemas de propulsión eléctrica para aplicaciones de vehículos de lanzamiento. Sin embargo, esto va más allá del estado actual del arte para los sistemas de energía.