Ventajas de lanzar un cohete muy grande mientras está sumergido, flotante, en un cuerpo de agua

Recuerdo vagamente haber leído sobre algunas supuestas ventajas de lanzar cohetes muy grandes ( del tamaño de Saturno y más grandes) desde el agua en un océano o una gran masa de agua similar. Recientemente me acordé de esto por una breve escena en un programa popular (sin spoilers) que muestra un cohete más grande que Saturno emergiendo del mar en un lanzamiento de fuego.

¿Cuáles son las ventajas de un lanzamiento sumergido, si las hay? ¿Se ha hecho algún trabajo serio en esta área? ¿O es esta idea solo ciencia ficción imaginativa?


El espectáculo…

es: For All Mankind en Apple TV+ , último episodio de la temporada 1 , más allá de los créditos finales.

Es interesante que los misiles balísticos de los submarinos hayan lanzado pequeños satélites espaciales: en.wikipedia.org/wiki/Submarine-launched_satellite .
284 páginas de la genialidad de Sea Dragon aquí: neverworld.net/truax/Sea_Dragon_Concept_Volume_1.pdf
Sea Dragon es un diseño loco y completamente ingenuo. No hay posibilidad de que esto realmente haya funcionado como pretendía Truax. Para un cohete lanzado desde el mar correctamente concebido, consulte en.wikipedia.org/wiki/Zenit-3SL .
@leftaroundabout ¿Qué ingenuidad en particular pasó por alto la revisión de TRW de la propuesta de Sea Dragon?
@RussellBorogove No he leído esa reseña. Pero lo que encuentro más divertido de Sea Dragon es el motor alimentado a presión. Es la típica idea de "¿por qué no simplemente..." que suena bien si asumes que todo se comporta perfectamente de acuerdo con las ecuaciones con las que lo diseñaste, pero se desmorona terriblemente si aparecen efectos del mundo real que no diseñaste . en juego Ese motor tendría modos de oscilación enormemente inestables. Aparentemente, los ingenieros y revisores no pensaron mucho en tales modos antes de Apollo (que estaba plagado de oscilaciones a pesar de que usaba motores más pequeños y alimentados por bomba).
Consideraron la estabilidad de la combustión; Aerojet parecía ser de la opinión de que escalar los motores a ese tamaño los devolvería a un reino estable : "un análisis sobre la base de la teoría del retraso de tiempo sensible indica que la cámara de empuje Sea Dragon funcionará bien fuera de la región de inestabilidad de combustión Una de las principales ventajas de las pruebas de desarrollo basadas en el mar es que permite una evaluación experimental temprana de la estabilidad de la combustión a gran escala sin un desembolso exorbitante en instalaciones". (1/2)
Aerojet ya había estado lidiando con problemas de pogo en el Titan II durante algunos años en ese momento; ciertamente no habrían sido ingenuos en ese sentido. (2/2)
@leftaroundabout um, no a "Aparentemente, los ingenieros y los revisores no pensaron mucho en tales modos aún antes de Apollo". Lea sobre los problemas de inestabilidad de combustión con el Atlas. en.wikipedia.org/wiki/SM-65D_Atlas
Dicho esto, en las discusiones sobre Sea Dragon, siempre me he preguntado cómo diablos probarías ese motor.
Como señalé en la respuesta a una pregunta relacionada, creo que "una de las principales ventajas de las pruebas de desarrollo basadas en el mar es que permite una evaluación experimental temprana de la estabilidad de la combustión a gran escala sin un desembolso exorbitante para las instalaciones" se traduce en "si vamos a volar uno, hagámoslo en medio del océano".
También se han propuesto lanzamientos desde el mar para enfoques basados ​​​​en cañones. Básicamente, puede tener un cañón realmente largo sin una estructura de soporte masiva, lo que reduce las fuerzas G.
@Heopps: la única razón para lanzar desde (un submarino que probablemente sea una superficie ) es alcanzar fácilmente la órbita a una inclinación que no ofrece ninguno de sus territorios desde los que está autorizado a construir y lanzar misiles balísticos intercontinentales.
¿Cuál es el nombre del espectáculo? Utilice '>!' (un párrafo spoiler)
@Mazura Agregué los detalles del programa usando la etiqueta de spoiler sugerida. Gracias.

Respuestas (4)

Dragón marino

El cohete muy grande probablemente era Sea Dragon y las ventajas eran más permitir la construcción de un vehículo masivo que las ventajas inherentes de comenzar bajo el agua.

ingrese la descripción de la imagen aquí

( créditos de la imagen )

Construir el vehículo de lanzamiento en una vía de acceso y hacerlo flotar hasta el sitio de lanzamiento pasa por alto una serie de restricciones de tamaño en la construcción y el movimiento de grandes ensamblajes (posiblemente un ejemplo mítico) en tierra. Potencialmente, también permite la selección óptima del lugar de lanzamiento y una autorización de rango simple. Los tanques de inundación para poner el vehículo en posición vertical pueden ser más sencillos de organizar que las grúas muy grandes o la integración vertical .

Arrancar un cohete mientras está sumergido técnicamente permite que el vehículo comience a moverse hacia arriba desde la flotabilidad positiva, al descargar el lastre y obtener sustentación 'gratis'. Por otro lado, un vehículo que parte de tierra no necesita hacer nada para alcanzar el nivel del mar.

En realidad, encender el cohete mientras está sumergido técnicamente obtendría un mayor empuje del efecto suelo, pero los efectos de presión y el potencial de golpe de ariete serían complicados de manejar y, en particular, los misiles balísticos lanzados desde submarinos generalmente se lanzan en frío, flotan hacia la superficie y solo disparan una vez claro.

La desventaja del lanzamiento sumergido es que el cohete también debe ser lo suficientemente fuerte como para soportar presiones positivas, movimiento de olas y agua salada que parecen superar con creces las ventajas que no sean el caso especial de disparar desde un submarino . También, por definición, comienza a baja altura en una atmósfera más espesa donde se pueden obtener algunas ventajas menores al lanzar desde un terreno elevado.

Por supuesto, las ventajas de lanzar desde un submarino no tienen nada que ver con el lanzamiento real del cohete, sino con lo que el otro lado podría hacerte cuando te vean salir a la superficie para lanzarlo.
No olvide la reducción del ruido . Gran parte de la energía del sonido inicial será absorbida por el océano, y el lanzamiento en sí estará en el mar, lejos de la tierra.
@RonJohn Sealife podría no estar de acuerdo con ese punto sobre la reducción del ruido.
@BasilBourque no votan ni pagan impuestos. Además Sea Dragon era de los días varoniles de 1962.
El lago Titicata a 3812 m de altura debería ser un gran sitio de lanzamiento. A 15° sur también está relativamente cerca del ecuador. No es necesario lanzar en agua salada desde el nivel del mar;)
@Michael: Sin embargo, sufre un poco por el hecho de que no puede construir su cohete en un puerto conveniente y luego remolcarlo al lago Titicata.
Me recuerda al episodio de Futurama donde la nave espacial de los protagonistas es arrastrada al fondo del océano. Mientras descienden, alguien pregunta nerviosamente cuántas atmósferas de presión está diseñada para soportar la nave, a lo que el profesor responde: "Es una nave espacial , así que entre 0 y 1".
Vale la pena señalar que el proyecto de desarrollo Sea Dragon (antes de que se cancelara) probó disparar dos cohetes más pequeños (un Aerobee y un Corporal) desde debajo del agua y descubrió que arrancar un motor de cohete bajo el agua funcionaba perfectamente y no les dio problemas.
@NuclearWang, aunque hubo una vez que aterrizaron en ese planeta con una gravedad súper alta, que probablemente tendría> 1 atm de presión a nivel del suelo...
@NuclearWang Aquí está el clip: youtube.com/watch?v=7GDthiBGMz8

Es posible que esté pensando en el proyecto Sea Dragon , aunque nunca superó las etapas conceptuales / de planificación inicial.

Algunas de las ventajas de un lanzamiento en el mar son que puede estar lejos de la vivienda y el agua puede proporcionar enfriamiento y amortiguación acústica durante el lanzamiento.

Pero las desventajas también son graves. Usted está aún más a merced del clima que un lanzamiento tradicional y el agua de mar es corrosiva para los motores de los cohetes y contiene todo tipo de organismos que quisieran incrustarse en el cohete y convertirlo en su hogar.

Además, por supuesto... por cada 30 pies y pico que desciende, la presión ambiental aumenta en 13 PSI / cada 10 M acercándose a 100 kPa, por lo que la parte inferior de su cohete debe construirse cada vez más resistente al aplastamiento y todo tiene que drenar el agua muy rápido. una vez que se lanza. Cualquier ganancia de la elevación hidrostática se consumiría transportando toneladas de agua a la atmósfera.

Al principio del desarrollo del sistema de misiles Polaris, hubo mucho trabajo para lanzar un misil desde el agua.

Polaris fue un disuasivo nuclear para lanzar rápidamente múltiples misiles desde un submarino completamente sumergido. Permanecer sumergido hasta que se completara un bote lleno de lanzamientos era un objetivo clave: el bote iba a ser muy difícil de rastrear y destruir incluso cuando varios misiles se elevaban desde él.

Se sabía que el lanzamiento directo desde los tubos de misiles no era factible sin destruir el barco debido al calor y la presión del lanzamiento. A diferencia de los viajes en el aire, donde el penacho puede expandirse rápidamente desde el misil y la plataforma hacia el aire, el tubo del misil y el agua circundante confinan los gases de escape para que la presión y la temperatura aumenten rápidamente hacia la presión y la temperatura de la cámara del motor del cohete.

El proyecto intentó lanzarse utilizando un motor "extractor" mucho más pequeño, pero tampoco tuvo éxito. Diseñar un tubo (para proteger el submarino) y un extremo posterior del misil (para proteger el misil durante el lanzamiento, que era el punto después de todo) no era compatible con un motor extractor que pudiera levantar el misil a la superficie.

Al final, fueron empujados por aire hacia la superficie, seguidos de un encendido del motor cuando el misil había despejado la superficie.

Primer vídeo de lanzamiento de Polaris

Hay rumores persistentes de que ciertos torpedos rusos usan motores de cohetes para la propulsión. Los torpedos son pequeños, resistentes y su peso no es tan importante.

Polaris y sus sucesores son lanzadores balísticos; no van a velocidades orbitales. Parece difícil de creer que un cohete para uso orbital pueda construirse lo suficientemente resistente pero lo suficientemente liviano como para lanzarlo desde debajo del agua.

Cosas interesantes, pero la intención de mi pregunta es sobre cohetes muy grandes que flotan en aguas abiertas, no sobre operar a profundidad, como torpedos y submarinos. Perdón por la confusion. Edité el título para ser más claro.
Creo que tendrías los mismos problemas con un cohete 'flotante' en la medida en que las boquillas estén bajo el agua. (Y no flotan)
No es necesario un torpedo: aunque es incomparable con un Saturno V, el misil Bulava de Rusia ha sido lanzado desde submarinos sumergidos. Aunque es discutible por qué tal cosa sería deseable, tengo curiosidad por saber si un cohete lanzado desde un submarino podría alcanzar la órbita.
@Roundel los rusos lo han hecho en.wikipedia.org/wiki/Tubsat-N

Lanzamiento desde aguas internacionales.

Además de los factores mencionados en otras publicaciones, hay un beneficio adicional al lanzar desde el océano: puede lanzar desde aguas internacionales. Esto podría ser útil si está lanzando un cohete que utiliza algún tipo de material o proceso que es ilegal o está muy regulado para uso civil en su país de origen. Por ejemplo, podría utilizar potencialmente el refugio legal de las aguas internacionales para lanzar un cohete de propulsión de impulsos nucleares/impulsor Orión, ya que el Tratado de Prohibición de Pruebas Nucleares prohíbe a sus países signatarios permitir el uso civil de explosivos nucleares (aunque en este caso específico, probablemente querrá una primera etapa química convencional para sacarla del agua antes de activar el motor principal).

No importa desde dónde se lance o qué se lance, una vez más allá de la atmósfera, es posible que ni siquiera lleve (¡o detone!) bombas atómicas. space.stackexchange.com/a/12961/1235
@CamilleGoudeseune Si se lanza desde aguas internacionales, no necesita preocuparse por tratados como ese, ya que son vinculantes para los países, no para las personas privadas que no los han firmado.
Eh. Me pregunto si algún multimillonario individual o corporación posee suficientes bombas para esto...
@nick012000 Estas personas y sus empresas todavía están sujetas a las leyes de sus países.