Digamos que Estados Unidos/NASA ha desarrollado una pequeña ciudad con alrededor de 100 habitantes en la Luna.
¿Sería capaz un cañón, una honda o una máquina tipo trabuquete de lanzar carga fuera de la órbita de la Tierra y hacer que llegue a la Luna para que la agarren y la enrollen?
Mi pregunta principal es si la perspectiva de entregar carga interplanetaria sin un cohete es factible, simplemente construyendo algún tipo de caparazón aerodinámico y dándole suficiente fuerza para salir de la Tierra.
Había un hombre llamado Gerald Bull que, junto con otros, desarrolló el sistema HARP con la intención de ser un trampolín hacia un supercañón que podría lanzar una (pequeña) carga útil al espacio donde (posiblemente) se inyectaría en una órbita adecuada. . El principal atractivo es el costo relativamente pequeño de poner en órbita pequeñas cargas útiles.
Creo que si pudiera preguntarle al difunto Sr. Bull si su sistema propuesto es posible, dejaría de hablar y comenzaría a diseñar.
Es discutible si es posible hacer un arma capaz de lanzar una carga suficientemente grande al espacio que luego podría inyectarse en una órbita que se acerque a la luna. Yo diría que no ahora, pero tal vez con los avances en propulsión y un mayor desarrollo de superarmas no es inconcebible, aunque descabellado.
Tenga en cuenta que por "carga" estoy pensando en términos de artículos muy pequeños. Menos de unos cuantos kilos (y yo que lo estoy empujando). Eso puede sonar pequeño, pero si estás en la Luna y la placa de circuito que mantiene el soporte vital falla, unos pocos kilos estarían bien.
Está utilizando la herramienta incorrecta para el trabajo. Puede obtener velocidades mucho más altas de manera mucho más económica con un motor lineal. (Piense en un tren de levitación magnética que sigue acelerando). Impulsar algo de LEO a LTO no es gran cosa si tiene suficiente energía disponible.
Sin embargo, no se gana nada poniendo un sistema de este tipo en órbita. Un cohete no requiere quemar combustible, todo lo que se tira por la espalda cuenta, y su carga que se dirige a la luna es algo que se tira. Su estación va en la dirección opuesta con la misma energía, todo lo que le ahorra es que su cohete permanece en la estación en lugar de ser lanzado al espacio.
Si lo pones en la Tierra, tienes algunos problemas de ingeniería bastante importantes debido a la atmósfera. Si construyes una pista larga, tiene que ser horizontal, y eso significa una gran cantidad de atmósfera. Necesitará una carga útil muy, muy grande con un escudo térmico mejor que cualquier cosa que haya construido la NASA para hacerlo. Además, nadie ha logrado diseñar un sistema que no se destruya a sí mismo con las ondas de choque.
Alternativamente, cavas hacia abajo y usas un impulso muy alto. El problema de la resistencia se reduce a simplemente increíble. Sin embargo, todavía no hay respuestas para las ondas de choque.
Tenga en cuenta que se ha construido una versión del arma de Julio Verne. No hay duda de que la "carga útil" (meramente por curiosidad científica, estaba completamente inerte) fue lanzada a una velocidad muy superior a la de escape. Si bien los instrumentos registraron muy poco, no hay duda de que se vaporizó antes de abandonar la atmósfera. Si no se hubiera vaporizado, habría llegado antes que el Sputnik al espacio. Si bien, en teoría, podría volver a hacerse con una cápsula diseñada para sobrevivir al pasaje, dudo que alguna vez lo sea: la carga en el "arma" era una bomba de hidrógeno bastante grande, la "carga útil" un tapón en el agujero perforado para ello .
Se requieren cohetes porque la energía que se necesitaría alimentar a este "trebuchet" súper avanzado sería esencialmente una explosión masiva. Destruyendo no solo la máquina en sí, sino también la carga.
En otras palabras: los cohetes consumen lentamente su combustible llevándolo consigo para no tener que usar una sola detonación en tierra que lo haría explotar todo.
Sin embargo, hay una solución para todo esto: los láseres . Al enfocar un láser de alta intensidad emitido desde la superficie en velas unidas a lo que quieras enviar, puedes empujarlo sin necesidad de usar cohetes. La NASA ya está desarrollando esta tecnología en la actualidad.
"...para lanzar carga fuera de la órbita de la Tierra y hacer que llegue a la Luna" ?
Oh cielos no, definitivamente no. Hagamos algunas matemáticas rápidas de la servilleta:
Se tarda como para llegar a la órbita terrestre baja , y alrededor para una Inyección Trans Lunar .
El transbordador tarda unos 8 minutos en alcanzar la velocidad LEO.
Es decir, extiende la cambio de velocidad en 480 segundos.
Entonces, la aceleración del transbordador
y
Entonces, muy aproximadamente, en promedio, la aceleración del transbordador con el tiempo es de 1,65 g .
Ahora bien, un proyectil de artillería no contiene su propio propulsor, por lo que no acelera después de salir del cañón. Gana toda su velocidad a la vez al principio, lo que significa que este cañón/catapulta/trebuchet debe impartir instantáneamente _
= literalmente, cambio de velocidad
Redondeemos y digamos que este cañón imparte este cambio de velocidad en 1 segundo exactamente, en lugar de milisegundos.
Aceleración del proyectil
= jajaja
¿Qué hay de simplemente llegar a la órbita?
Es bastante seguro decir que con solo mirar los números, hacer algunas estimaciones rápidas y aproximadas, nunca va a suceder.
El problema que ves con la fuerza g es el tiempo durante el cual aceleras. La aceleración dice baja siempre que tarde más tiempo en alcanzar la velocidad deseada. (En este caso, velocidad orbital o TLI ).
Puede experimentar esto directamente en su automóvil: acelere de 0 a 50 mph presionando el pedal lo más fuerte que pueda. Alcanzará la velocidad deseada con bastante rapidez, pero sentirá más fuerzas de aceleración en su cuerpo a medida que avanza.
Presione el pedal ligeramente de 0 a 50 mph, y finalmente alcanzará la misma velocidad objetivo durante un período de tiempo mayor y, por lo tanto, sentirá mucha menos aceleración.
Entonces, el problema con el cañón orbital es doble, y probablemente por qué se intentó pero nunca se construyó: 1) solo puede impartir un cambio en la velocidad una vez, al principio 2) la velocidad orbital es tan grande (no importa TLI en este momento) que nada hueco podría sobrevivir a las fuerzas g . (En serio, incluso podría aplanar una pieza sólida de acero).
Sugiero un sistema de dos etapas para llevar su carga a la luna. Una breve investigación sugiere que cada misión lunar ha involucrado un segundo "lanzamiento" desde la órbita de la Tierra.
Stage One puede ser su arma espacial o riel maglev diseñado para poner en órbita cargas estándar: https://en.wikipedia.org/wiki/Non-rocket_spacelaunch#Projectile_launchers
Stage Two ofrece opciones en diferentes rangos de precios y plazos de entrega, desde un cohete que tardaría de 2 a 3 días, hasta un propulsor de iones que tardaría más de un año. http://www.universetoday.com/13562/cuánto-tarda-en-llegar-a-la-luna/
Los suministros no parroquiales podrían programarse y enviarse a bajo costo con un año de anticipación, pero la colonia nunca estaría a más de unos pocos días de una entrega de emergencia.
En general, un solo "cañón" para lanzar no producirá una órbita. Sin duda, un riel o un tubo largo en la Luna puede llevar una carga útil a su velocidad de escape (la dirección opuesta a la que preguntó), no estará en órbita; eso requiere otra quemadura en vuelo, como mínimo.
Ahora con varios cuerpos, la situación es más compleja. Imagine disparar la carga útil en la dirección opuesta al movimiento orbital de la Luna, cancelándolo. Luego cae directamente hacia abajo y golpea la Tierra a 25000 millas por hora, ¡lo cual es demasiado para "atrapar"!
Brian Wang del blog NextBigFuture ha sacado a relucir el último "arma"; el llamado Cañón Jules Verne que utiliza una carga nuclear para disparar una carga útil masiva en órbita o impactar directamente en la luna.
Se trata esencialmente de un impulsor de pulso nuclear ORION al revés, la carga nuclear está dentro de un domo de sal o una formación similar y la energía de la explosión se transfiere a través de una placa de empuje a una cápsula de carga, que atraviesa la atmósfera y se pone en órbita.
La lectura del artículo demuestra que, al igual que la nave espacial ORION, más grande es realmente "mejor", y que los impulsores de pulsos nucleares de todo tipo no se "reducen" muy bien. Por supuesto, dada la trituración de huesos con miles de aceleraciones "g", los tipos de cargas que podría entregar son esencialmente sólidos (podría enviar una kilotonelada de carbón, por ejemplo, si necesita carbón para procesamiento a escala industrial), por lo que enviar miles de toneladas de piezas de computadora o maquinaria es esencialmente imposible. Por supuesto, se podría enviar un lingote de mil toneladas de acero o titanio de alta calidad para fabricar piezas de máquinas, pero eventualmente los vecinos se quejarían del ruido que hace el cañón y sería mucho más barato extraer minerales de los convenientes Objetos Cercanos a la Tierra.
jamesqf
pavel janicek