Supongo que hay alguna razón por la que no usamos imanes para despegar de la Tierra. ¿No son lo suficientemente fuertes? ¿No es la fuerza magnética técnicamente más fuerte que la gravedad?
¿Funcionaría alguno de estos:
Un túnel de tubo en las profundidades de la Tierra, revestido con electroimanes, que conduce a una torre de más, para lanzar hacia arriba o a través.
Un anillo electromagnético 'sigue' alrededor de la Tierra, utilizando múltiples 'órbitas' para acelerar, luego lanzar, fabricar. Como una combinación de la idea de Tesla y el colisionador de Hadrones, tal vez incluso usando naves del "tamaño de una partícula".
Además, ¿hay alguna forma de usar el campo magnético o la gravedad de la Tierra para ayudar? Por ejemplo, ¿podrían ayudar los polos de la Tierra si se lanzaran desde la Antártida?
El campo magnético de la Tierra es demasiado débil para repelerlo con la fuerza necesaria para poner cualquier cosa en órbita. En realidad, es muy fácil demostrar eso. Tome un imán de nevera, colóquelo en la balanza de la cocina y anote su peso. Luego dé la vuelta al imán y péselo también con su polaridad invertida. No debería ver ninguna diferencia y la báscula mostrará un peso idéntico en ambos casos, algo que esperaría que fuera muy diferente si el campo magnético de la Tierra fuera tan fuerte que anularía sustancialmente la aceleración gravitacional en un caso y aumentaría la fuerza de atracción cuando la polaridad del imán se invertiría al revés.
Con respecto al túnel de tubo con electroimanes , la velocidad de escape de la Tierra en su superficie es de 11,2 km/s (¡eso es 40 320 km/h o 25 053,7 mph!). Parte de esta velocidad ya la proporciona la propia rotación de la Tierra, dependiendo de qué tan lejos del ecuador esté el sitio de lanzamiento (1670 km/h en el ecuador, 0 en los polos verdaderos), pero la mayoría aún tendría que ser proporcionada por el lanzamiento. sistema. Eso es mucho pedir de un sistema maglev/cañón de riel y requeriría una potencia tremenda en una pista relativamente corta (quizás unos pocos kilómetros) para aceleraciones a las que ningún ser humano podría sobrevivir, o una pista larga de aproximadamente 1472 km (914 mi) para mantener baja la aceleración. a 4 g, si el sistema de lanzamiento estaría en el ecuador.
Para lograr la órbita terrestre baja (LEO), la velocidad objetivo requerida debe alcanzar aproximadamente 8 km/s (28 800 km/h o 17 895 mph) una vez en LEO, pero dado que, por supuesto, todavía habría toda la atmósfera en el camino una vez que saliera el sistema de lanzamiento, la velocidad de salida tendría que ser mucho mayor que eso para negar la resistencia atmosférica. El choque supersónico inicial también requeriría materiales increíblemente resistentes para soportar las fuerzas de choque y el calentamiento aerodinámico, y el proyectil probablemente aún requeriría algún medio de propulsión propio, aunque solo sea para maniobras orbitales, correcciones de trayectoria y quemado de desorbitación. . Ah, y en el caso de un sistema calificado para humanos, también tendría que tener sistemas de escape de lanzamiento y descenso seguro, todo lo cual se suma a su tamaño y peso.
Entonces, como puede ver, existen algunos inconvenientes importantes en tales sistemas de lanzamiento horizontal que usan propulsión electromagnética, y aún tendría que llevar a bordo la mayoría de los sistemas que se usan con los lanzamientos de cohetes, incluso si salió de la rampa de lanzamiento a altas velocidades. También se analiza un poco más sobre los obstáculos para usar cañones de riel como sistemas de lanzamiento espacial en dos preguntas similares:
Sin embargo, el campo magnético de la Tierra puede ser útil como control de actitud en órbita, principalmente para estabilizar la alineación del satélite a lo largo del eje largo y/o mantener una parte particular apuntando hacia el nadir, utilizando lo que comúnmente llamamos magnetorquers . Funcionan de manera similar a cómo una aguja magnetizada se autoorienta hacia los polos magnéticos, solo que utiliza bobinas electromagnéticas alimentadas. Pero, como probablemente espere ahora, no serían realmente confiables sobre los polos magnéticos de la Tierra debido a la oscilación en el campo magnético, por lo que dejarían sus bobinas sin energía sobre esas áreas si el satélite está en una órbita polar. Para obtener más información sobre cómo funcionan, sugiero buscar en nuestro sitio usando la etiqueta magnetorquer .
Dada la pregunta, tal como está escrita (en lugar del título engañoso), sí, se podría usar un acelerador magnético para lanzar una nave espacial.
Los problemas al hacerlo son varios.
La NASA ha investigado el uso de aceleradores magnéticos para los lanzamientos y los ha rechazado por considerarlos demasiado poco fiables para lo que está lanzando la NASA. No es que no ponga las cosas en órbita constantemente, sino que esas cosas pueden no sobrevivir al viaje en condiciones de funcionamiento. El IEEE también lo ha hecho; las longitudes factibles dan como resultado una aceleración demasiado alta "para humanos y cargas frágiles". ( McNab, 2003 )
Entonces, esto deja una serie de elementos donde sería factible. Alimentos, agua, combustible, suministros de soporte vital (filtros, depuradores, gases), contenedores de retorno de muestras, componentes estructurales, componentes electrónicos reforzados.
Los costos generales aún no se pueden finalizar realmente, pero la estimación de costos de 2003, sin sobrecostos, supera los $ 1.3 mil millones para un cañón de riel, y los rieles tienen una vida útil limitada. El costo por kilogramo debe ser comparable a algunas propuestas actuales de métodos de lanzamiento de alta eficiencia.
Referencias
Para responder a esta parte de la pregunta:
¿No es la fuerza magnética técnicamente más fuerte que la gravedad?
La fuerza magnética es más fuerte que la gravedad, pero solo a corta distancia.
La intensidad del campo magnético es proporcional a
, donde r es la distancia al imán.
La gravedad de la Tierra es proporcional a
, donde r es la distancia al centro de la tierra.
Como resultado, cuando te alejas del imán, la gravedad se convierte rápidamente en la fuerza dominante. Puedes ver esto en acción en los trenes Maglev : utilizan potentes imanes para flotar unos milímetros por encima de su vía. Si desea que el tren se desplace más lejos, la energía requerida rápidamente se vuelve poco práctica.
De manera similar, si usas los imanes para la propulsión, la fuerza de propulsión cae rápidamente cuando te alejas del imán y te quedas con un proyectil sin potencia con los inconvenientes explicados por @aramis y @tildalwave.
Las respuestas existentes muestran bastante por qué no se hace, pero también agregaré un par de puntos más:
1) Recuerda que un cohete que sube en estos días tira varias G. Tenga en cuenta la distancia que recorre antes de que los motores se apaguen: cientos de millas. Si desea la misma carga G, necesita la misma distancia: para que los humanos sobrevivan al viaje, su lanzador debe tener cientos de millas de largo. Obviamente debe disparar en una trayectoria muy plana.
2) Un cohete obtiene la mayor parte de su velocidad mientras está prácticamente fuera de la atmósfera. Un lanzador de motor lineal obtiene su velocidad en el suelo y, por lo tanto, tiene un gran problema con la resistencia, más aún porque va casi horizontalmente. Tendrás que tener un vehículo terriblemente grande para evitar que pierda TODA su velocidad en la atmósfera. (No puede superar esto agregando a la velocidad de lanzamiento a medida que la resistencia aumenta tan rápido como lo hace la velocidad).
Me gusta tu idea, pero estaba pensando más en usar un electroimán amplificado por un amplificador de imán centralizado. Explicación: Un electroimán pequeño dentro de uno un poco más grande, y ese otro un poco más grande dentro de otro aún más grande, y así sucesivamente hasta obtener la fuerza adecuada. Cada imán amplifica el campo magnético del más pequeño dentro de él. Podría construir un silo con esta teoría aplicada, insertar su "carga útil" en el "barril", por así decirlo, encender los imanes y la carga útil se lanzará. Si está tratando de lanzarse a, digamos, la luna, debe construir su carga útil para que sea duradera, porque obviamente tendrá un impacto bastante firme.
C. Towne Springer
usuario1542
Chris Müller
ben