Debo decir primero que no creo que este sea un método de lanzamiento factible, de lo contrario, la NASA y otras agencias espaciales ya lo estarían usando.
Se basa en esta noticia de la BBC Supergun de Saddam Hussein pero, afortunadamente, esta monstruosidad nunca se completó o incluso se probó por completo.
Estos cilindros gigantes son una de las pocas piezas restantes de un contendiente por una de las piezas de ingeniería más audaces jamás diseñadas: una "supercañón" llamada Big Babylon, que podría haber lanzado satélites a la órbita desde un barril de 156 m de largo (512 pies) incrustado dentro de una colina.
En lugar de pensar en los aspectos de ingeniería del arma, ¿cuáles son las razones basadas en la física por las que no podemos organizar una serie de explosiones lineales, con un dispositivo de tipo válvula para evitar el retroceso del cañón en cada etapa y, por lo tanto, maximizar el impulso ascendente de la carga útil? para escapar de la velocidad.
Una vez más, me gustaría enfatizar que creo que hay razones físicas (más que de ingeniería) por las que esta idea no se usa hoy en día. Simplemente no sé lo que son. ¿Es tan simple como que el cañón tendría que ser increíblemente largo, incluso usando los explosivos más poderosos que tenemos disponibles hoy?
El Project Harp Launch Gun se probó en la década de 1960, pero nunca alcanzó más de la mitad de la velocidad de escape requerida.
Merci beaucoup, Julio Verne (1828-1905). De la Tierra a la Luna
Otras respuestas no mencionan el hecho de que ningún impulso único (por ejemplo, como ser disparado por un arma) puede lanzar un proyectil en órbita. Un proyectil puramente balístico disparado desde un arma debe chocar contra el planeta o debe escapar del planeta por completo.
Para alcanzar la órbita, se deben aplicar al menos dos impulsos al proyectil. El primero (desde el cañón) lo lanza en una trayectoria elíptica que regresa a la superficie, y luego el segundo impulso debe ser aplicado por un motor cohete para "circularizar" la órbita en el momento en que el proyectil alcanza el apogeo del inicial. elipse.
Todo lo que se ponga en órbita con un arma de este tipo debe viajar a velocidad orbital (de hecho, por encima de la velocidad orbital) en la atmósfera inferior. Eso es generalmente indeseable, por decirlo suavemente: habrá un calentamiento realmente serio.
Aparte de los aspectos balísticos interiores de estos diversos proyectos, rápidamente se dio cuenta de que cualquier satélite lanzado por un cañón tendría que soportar altas cargas g durante el disparo del cañón y que el tamaño y la masa del satélite estarían muy limitados por las dimensiones del cañón. el calibre del arma y el impulso máximo que podría proporcionar el propulsor sin dañar el arma.
Se prepararon diseños especiales para satélites para que los componentes electrónicos sensibles no se dañen al ser disparados con un arma y, reconociendo que el arma no puede proporcionar la velocidad suficiente para alcanzar la órbita, se diseñaron satélites con cohetes propulsores para disparar después de ser lanzados por el arma. .
El proyecto terminó por varias razones, algunas presupuestarias, algunas políticas. La escalada de la guerra en Vietnam hizo que se recortaran los fondos para muchos proyectos de investigación, y este proyecto fue originalmente un esfuerzo conjunto entre los EE. UU. y Canadá. Cuando las relaciones entre los dos países pasaron por una mala racha debido a las diferentes políticas con respecto a Vietnam, el proyecto estaba listo para ser eliminado.
Creo que el meollo de la cuestión es si se podría organizar una combustión continua de propulsor a lo largo del cañón. De esa forma la aceleración se produce a lo largo del cañón de una forma más suave. Dado que los gases en expansión del propulsor en una carcasa de proyectil se expanden y la presión de los gases en expansión disminuye a lo largo del camino, significa que la fuerza primaria o la carga de aceleración no están al comienzo del movimiento del proyectil.
Todavía tienes una gran aceleración. Supongamos que el barril es m de longitud y suponga que el proyectil tiene una velocidad orbital ( ) al final del barril. Entonces usando la ecuación elemental entonces la aceleracion es
Hay un problema adicional. El proyectil, cuando sale del arma, será frenado por la gran onda de choque que produce en la atmósfera. Por lo tanto, necesitaría disparar el proyectil a una mayor aceleración para tener en cuenta esta pérdida.
Un factor desagradable más: ¿Cuál es la velocidad de expansión de su propulsor? Tome el enfoque de Jules Verne y su nave espacial se queda corta sin importar cuánta pólvora ponga en el arma porque la velocidad de expansión es demasiado baja. Su nave nunca excederá la velocidad de expansión del propulsor.
Tenga en cuenta, sin embargo, que no tiene que usar explosivos (o mezclas de gases combustibles, los mejores diseños de armas espaciales químicas que he visto usaban gas, no había boom) para construir una pistola espacial. Considere los cañones de riel en los que está trabajando la marina: velocidades tipo supercañón, nada en el lanzador hace boom. Sin embargo, aún necesita una electrónica resistente a las armas.
Para un lanzador fijo , puede usar un motor lineal en lugar de un cañón de riel.
Un dolor de cabeza más a tener en cuenta: apuntar simplistamente con un arma espacial corta muchomás atmósfera que los 14,7 psi por los que pasará si fuera directamente hacia arriba. Esto sugiere otro enfoque: haga que su ángulo de lanzamiento sea lo más pronunciado posible, más de 80 grados sería ideal si pudiera construir la velocidad vertical necesaria. ¿Qué es eso que escuché de la galería de maní sobre la necesidad de velocidad orbital? Si su velocidad vertical es lo suficientemente alta, puede salirse con muy poca velocidad horizontal. Vaya casi recto hacia arriba a 18,000 mph y retrocederá. Vaya casi en línea recta a, digamos, 24,500 mph y es otro asunto: el objetivo es salir lo más lejos posible de manera consistente sin que el sol mueva su órbita. Solo necesita suficiente velocidad horizontal para viajar 4000 millas durante este salto (y puede tomar días en el salto, eso no es mucha velocidad), vuelve a bajar rozando la atmósfera y luego haz una maniobra de aerocaptura. Todavía necesitará una quemadura de circularización al final, pero ha encontrado mucha menos resistencia que si hubiera ido directamente a la órbita.
Ahora, si estás en un cuerpo sin atmósfera, el motor lineal realmente brilla. Todavía necesita circularizar, pero no está luchando contra el mega-arrastre, ni tiene que preocuparse por cosas como la onda expansiva de su nave que destruye el sistema de lanzamiento. Un ángulo de eyección de cero está bien, por lo que no hay límite de longitud en el propulsor. Ya no necesita la electrónica de armas de fuego, un sistema de este tipo es incluso utilizable para el transporte tripulado. (Envuelva su pista de impulso alrededor de la luna y su velocidad tripulada solo está limitada por la fuerza centrípeta a medida que avanza alrededor de la pista. Si no he estropeado las matemáticas, eso es suficiente para proporcionar cualquier cosa, desde escape solar hasta impacto solar).
La inserción orbital es bastante difícil con barcos en los que las etapas iniciales pueden orientarse en direcciones favorables a la órbita final.
Este diseño requiere una dirección de lanzamiento fija, lo que sería un terrible desperdicio de combustible a bordo para todos los satélites, excepto para aquellos cuyas órbitas coinciden con la trayectoria del arma.
Incluso eso se puede superar con combustible. El verdadero problema es el tamaño y la escala. El diseño propuesto está destinado a lanzar satélites livianos de volumen relativamente pequeño, con un diámetro máximo de 1 metro, incluida cualquier carcasa o carcasa necesaria para el lanzamiento.
Los satélites de hoy en día son a menudo mucho más grandes que los automóviles y autobuses en la carretera: superan fácilmente los 2 metros de diámetro y pesan mucho más de lo que podría manejar esta pequeña pistola.
En teoría, podrías hacer el arma más grande y más larga, pero además de los costos exponencialmente mayores de construcción y combustible, descubres que la energía requerida para disparar aumenta exponencialmente.
A primera vista, esto no debería ser un problema, ya que existe el mismo problema para nuestros lanzamientos actuales, sin embargo, este diseño tiene un inconveniente particular: el vehículo debe ir mucho más rápido al comienzo de la toma que al final, ya que lo hará. gastar una cantidad significativa de energía viajando a través de la densa atmósfera de las capas inferiores de la atmósfera.
Nuestra tecnología de cohetes actual puede comenzar de manera relativamente lenta, quemando menos combustible, y aumentar a medida que se vuelven más rápidos y comienzan a atravesar una atmósfera más delgada.
Esto significa que el aumento exponencial de la energía requerida afecta a ambos, pero el arma requiere un aumento exponencial aún mayor porque comienza muy rápido.
Digamos que tienes tal arma. El siguiente paso lógico será instalar en el satélite un arma más pequeña que dispararía varios proyectiles pequeños y así aceleraría el satélite, ¿verdad? Si esta pequeña pistola a bordo usara realmente muchos proyectiles pequeños (tamaño de molécula), entonces solo obtendrá un cohete tradicional. Aparentemente, no hay mucha diferencia en la energía requerida si lanzas un cohete desde una plataforma tradicional o lo disparas, pero las dificultades de ingeniería para la última tecnología son enormes.
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