¿Y si lanzáramos cohetes desde el espacio usando el método de la honda y la fuerza centrípeta? ¿Sería eso posible?

Iba a decir 'no seas tonto, conservación del impulso', pero bueno.

Si tiene algo grande en órbita, entonces si está feliz de lanzar proyectiles en direcciones opuestas (lo que probablemente significa tirar uno de ellos), podría lanzar pares de proyectiles en direcciones opuestas sin alterar su impulso lineal. Sospecho que desea asegurarse de que ninguno de los dos apunte a la Tierra (o que esté seguro de que no atravesará la atmósfera).

Así que para eso necesitas encontrar la energía. Como sugieres, una forma sería hacer girar un sistema y luego liberar proyectiles de él. Esto tiene el problema de que ahora necesita encontrar algunos ángulosimpulso. Bueno, puede evitarlo si tiene un par de ruedas que giran en sentido contrario y giran una con respecto a la otra, dejando el momento angular total en cero. Esto es bueno porque puedes encontrar la energía para hacer esto en un motor eléctrico, que puedes impulsar con la luz del sol, y si puedes hacer que la fricción del cojinete sea lo suficientemente baja, puedes hacer girar la cosa durante un período de tiempo muy largo para que la potencia los requisitos pueden ser manejables. Estoy bastante convencido de que para evitar problemas de equilibrio (necesita que las ruedas permanezcan equilibradas individualmente y debe evitar que sus momentos angulares permanezcan iguales y opuestos durante el lanzamiento) ahora necesita lanzar proyectiles en grupos de cuatro en dos pares de direcciones opuestas .

Creo que esto no sería adecuado para lanzar humanos, ya que las fuerzas antes del lanzamiento los matarían a menos que la estructura fuera enorme. Una forma de ver esto es que, para un sistema de radio$r$, girando con velocidad angular$\omega$, entonces la velocidad tangencial es$r\omega$y la aceleración es$r\omega^2$. Entonces, para una velocidad de lanzamiento deseada dada$v_l$, la aceleración justo antes del lanzamiento es$a_l = v_l^2/r$. Si desea una velocidad de lanzamiento de$7\,\mathrm{km/s}$(sobre la velocidad orbital LEO, y lo suficientemente plausible como para lanzar algo fuera del sistema solar) y la estructura tiene un radio de$1000\,\mathrm{m}$(esto es 1 kilómetro: ¡es enorme!) entonces$a_l = 49\,\mathrm{km/s} \approx 50000g$: esto no es sobrevivible, por un camino muy largo.

Otra forma de preguntar esto es: ¿qué tan grande debe ser la cosa para controlar la aceleración del lanzamiento? Bueno, la respuesta es$r = v_l^2/a_l$, así que si quieres, otra vez$v_l = 7\,\mathrm{km/s}$y crees que la gente podría sobrevivir$a_l = 5\,g$en el período previo al lanzamiento (presumiblemente podrían 'bajar' a la nave espacial para que no necesiten pasar el tiempo que sea necesario para hacer girar la cosa bajo ese tipo de estrés), entonces obtienes$r\approx 1000\,\mathrm{km}$. eso es sobre$1/6$el radio de la Tierra : es absolutamente vasto.

Y, más concretamente, probablemente no ayude mucho por dos razones:

• esto comienza desde LEO o más alto, y elevar la masa a LEO es una parte muy importante del problema de llegar a cualquier otro lugar (y recuerda que, además de la masa extra para los proyectiles que estás tirando, tienes que levantar el todo el conjunto de lanzamiento en LEO para hacer esto y tendrá que ser muy fuerte y bastante grande, muy pesado);
• lanzar algo con una velocidad muy alta requerirá materiales que pueden ser inverosímiles.

Supongo que también vale la pena agregar que este sistema puede parecer ominosamente como un arma de energía cinética para las personas. Pero tal vez no se parece más a un arma que a cualquier otra cosa que pueda lanzar cosas desde la órbita, no lo sé.

Por qué no creo que esto sea útil para los cambios orbitales en la órbita de la Tierra . Es tentador pensar que un sistema como este, con una velocidad de lanzamiento mucho más baja, sería útil para cambiar de órbita. No creo que lo sea. Como se mencionó anteriormente, para conservar el impulso, realmente necesita arrojar una masa igual y opuesta a la que está lanzando. Esto significa que necesita levantar solo el doble de la masa que va a lanzar.

Bueno, ¿y si, en lugar de levantar esta masa, solo levantaras combustible para un cohete? Bueno, la ecuación del cohete nos dice que

Dónde$\Delta v$es el cambio de velocidad que necesita y$v_e$es la velocidad de escape. si tomamos$v_e = 4\,\mathrm{km/s}$(Creo que esto es aproximadamente lo que logró el S-IVB , y sería mucho más bajo que un impulsor de tipo iónico de bajo empuje), entonces podemos usar el hecho de que para una velocidad orbital circular dada$v$el$\Delta v_E$necesitas escapar es$v(\sqrt{2} - 1)$(¡gracias a PM2 Ring por esto!). Así que para un$7\,\mathrm{km/s}$velocidad orbital (en algún lugar de LEO)$\Delta v_E \approx 2.9\,\mathrm{km/s}$. Y podemos conectar estos números en la ecuación del cohete:

En otras palabras, la cantidad de masa extra que necesitarías levantar como combustible está muy cerca de la misma cantidad que necesitarías levantar para este lanzamiento. Y si lo levanta como combustible, no necesita levantar también la plataforma de lanzamiento. Y si usa una unidad de iones o algo, puede mejorar mucho$m_o/m_f$también.

Me pregunto si podrías hacer algo con brazos desiguales en la cosa giratoria para disparar masas mucho más pequeñas que la cosa que estás lanzando, pero creo que no puedes conservar el momento angular de esa manera. Pero tal vez me equivoque en eso.