¿Podemos usar un cañón de riel en la Luna para lanzar cosas directamente a Marte?

Sería una mala idea pero en dos tecnicismos. Los cañones de riel producen enormes aceleraciones en una distancia corta, lo que se necesita para una plataforma de armas móvil.

Para un lanzador, lo que quieres es un motor lineal, no un cañón de riel. Piense en un tren de levitación magnética, pero sin límite de velocidad.

Sería un gran proyecto de ingeniería que sin duda tendría que construirse casi en su totalidad a partir de recursos lunares o de asteroides. La pista tendría cientos de millas de largo, pero tienes la ventaja de que las fuerzas en ella son mucho más predecibles que aquí en la Tierra.

Cuanto más larga sea la pista y mayor sea la aceleración que tolerará en la pista, más lejos podrá llegar. Si lleva esto a su conclusión lógica, obtiene una pista duplicada que envuelve el ecuador lunar. Construyes una segunda pista boca abajo y por encima de la cabeza y los autos que viajan en ella están diseñados para viajar en cualquier pista. Para 5G en esa pista, puede obtener una velocidad de eyección suficiente para llevarlo a cualquier lugar, desde prácticamente rozar el sol hasta una órbita de escape. Todavía necesita traer alguna forma de detenerse, pero su impulso principal ya está hecho.

Clayton abrió las ventanas de transferencia. Veo esto como un problema. Sí, el lanzador solo apuntará en la dirección correcta una vez al mes, pero de todos modos no hay un objetivo en el espacio profundo con una ventana de lanzamiento que aparezca con tanta frecuencia. Puede que no sea una ventana de lanzamiento perfecta, pero tales ventanas no son un estado binario, un lanzamiento a destiempo a la vista solo le cuesta un poco más de combustible, pero su "combustible" es electricidad, muy barata en comparación con el combustible para cohetes que necesita para transportar. .

Clayton también planteó el tema de la precisión. Sí, una eyección perfecta no va a suceder. No podrás disparar artillería y golpear Marte. Los lanzamientos de cohetes sufren el mismo límite, la realidad es que se necesitan correcciones a mitad de camino.

LocalFluff (en un comentario a la publicación de Clayton) también abordó el tema de los cambios de avión. Hágalos en un sobrevuelo, sigue siendo mucho más barato que todo el quemado.

Finalmente, el segundo tecnicismo: es más barato ir a Marte que ir a la Luna, incluso si crees que tu instalación en la Luna puede sacar una nave de una órbita muy baja y aterrizarla. (Usted tiene un automóvil que viaja en una vía, lanza cables hacia arriba mientras la nave espacial vuela por encima. Hágalo bien, se conectan y la nave espacial es arrastrada hacia abajo y desacelerada. Falle e intente nuevamente la siguiente órbita). La única razón para usar un instalación lunar para ir a Marte sería si quisieras hacerlo cuando no tuvieras una ventana de lanzamiento decente.

En cuanto al bit "es más barato ir a Marte que a la luna":

Comience en la Tierra (abajo a la izquierda) y avance hacia arriba: 9,4 km/seg para alcanzar la órbita baja Otros 2,44 km/seg para alcanzar la órbita geosíncrona Otros 0,68 km/seg para alcanzar la luna

Ahora, desde aquí hay dos caminos: Ir a la luna: .14 km/seg para captura .68 km/seg para órbita baja 1.73 km/seg para aterrizaje. Tenga en cuenta que solo estaba contando los dos primeros números al hablar de capturar una nave en órbita. En realidad, el costo sería mayor ya que no obtendrá una captura en una órbita de 100 km. Un periápside de 1 km sería más adecuado. Simplemente estaba contando 0,82 km/seg como el costo de la Luna, pero si tienes que hacerlo con cohetes hasta el final, son 2,55 km/seg.

Ir a Marte: 0,09 km/s para dejar el SOI de la Tierra 0,39 km/s para una órbita de transferencia marciana.

Tenga en cuenta que el costo total es de 0,48 km/s, muy por debajo de la Luna.

¿Qué es eso que escuché de la galería de maní sobre los 0,67 km/seg para capturar en Marte? Tenga en cuenta que la flecha roja en esa línea. Obtienes ese 0,67 km/s de una inmersión en la atmósfera marciana, no de tu motor. Si su objetivo es aterrizar, puede descender completamente sin quemarse, si quiere orbitar Marte, necesitará una pequeña quemadura para circularizar una vez que haya usado la atmósfera todo lo que pueda. Incluso con esa quema de circularización, seguirá siendo menor que el costo de ir a la luna.

Un punto: en realidad, nunca se movería como muestra el diagrama y muchos de esos números no son realmente precisos para la maniobra que se muestra. En la práctica, siempre quemas todo lo que puedes lo más cerca posible de un cuerpo masivo. Por lo tanto, si tu objetivo es una órbita baja alrededor de la luna, no haces las ~10 quemas (5 flechas + 5 quemas de circularización) que muestra el gráfico, sino: 1) Quema de lanzamiento 2) Quema de circularización de órbita baja. (Nota: algunos cohetes pueden hacer una quema continua para estos dos pasos. Esto ahorra la necesidad de usar un motor reiniciable para este propósito). 3) Quema de transferencia lunar. Esto te llevará a la altitud deseada sobre la luna. 4) Quemadura de circularización.

En teoría, las quemas 1, 2 y 3 se pueden combinar en una sola quemadura, pero eso le da una ventana de lanzamiento extremadamente estrecha y en realidad no le da mucho de nada, ya que necesita superar la atmósfera antes de acumular demasiada velocidad de todos modos.

Del mismo modo, no encontrará que .39 km/seg sería suficiente para llevarlo desde la órbita terrestre a Marte, ese número supone que realiza la quemadura en la órbita terrestre baja.

Si realmente quieres aprender sobre mecánica orbital, te sugiero encarecidamente el juego Kerbal Space Program. Si bien definitivamente hace algunas simplificaciones, la mecánica orbital es bastante precisa (aunque si quieres números reales, tendrás que descargar un mod que te brinde nuestro sistema solar en lugar del uno del juego. El juego estándar usa un sistema solar más compacto para hacer cosas suceda más rápido: el tiempo de transferencia al planeta más distante del juego es inferior a 2 años.

Sí, pero sería extremadamente difícil, necesitarías acelerarlo lo suficientemente rápido para escapar de la gravedad de la luna, la gravedad de la Tierra, y luego elevar tu órbita del sol para lograr una transferencia a Marte.

¡Pero eso no es todo!

En primer lugar, el cañón de riel tendría que apuntar perfectamente: estar a un centímetro de la luna te hará estar a miles de kilómetros de marte.

En segundo lugar, tendrías que estar en un lugar específico de la luna. Esto sería un problema, ya que la órbita de la luna tarda 27 días, y dado que la luna está bloqueada por mareas, puede llevar más tiempo que la ventana de transferencia estar en la posición correcta para disparar el cañón.

En tercer lugar, la cantidad de energía necesaria. Desde la órbita terrestre baja hasta la órbita de transferencia de Marte, se necesitan 4,3 kilómetros/segundo de delta v. Volviendo a la energía, el cañón de riel de la Marina de los EE. UU. requiere 25 megavatios de energía. A modo de comparación, el acre de paneles solares de la ISS produce 120 kilovatios como máximo. Y el arma solo acelera un proyectil de 2,5 kilogramos a 2,4 kilómetros por segundo.

En conclusión, es posible, pero no factible con la tecnología moderna. Requeriría demasiada energía, tendría tan poco tiempo de uso que sería casi inútil, y el más mínimo error podría hacer que fallara.

Sí, pero tendría que hacer correcciones de rumbo en el camino. usando un maglev dirigido hacia la tierra, podría usar el campo gravitacional de la tierra para magnificar cualquier pequeño cambio en la dirección, lo que le permite disparar en casi cualquier dirección que desee con solo una corrección de rumbo de 1 a 6 grados. Podría ver fácilmente que tenemos pequeños puertos en los que aterrizamos y usamos frenos regenerativos en el otro lado para reducir la velocidad de la carga. también podríamos decidir enviar cosas a planetas con una atracción gravitatoria más fuerte para generar energía y enviar la nave de carga vacía de regreso con energía excedente o recursos más ligeros.

Esta respuesta solo aborda los aspectos de navegación de esto.

El tamaño del arco de Marte en oposición a la Tierra es de 22 segundos de arco. https://en-el-cielo.org/noticias.php?id=20201013_12_100

La mejor tecnología actual puede hacer al menos 8 milisegundos de arco. https://jwst-docs.stsci.edu/display/JTI/JWST+Pointing+Performance

Habrá fuerzas de perturbación en cualquier proyectil de la luna, pero suponiendo que se modelen razonablemente bien (el arrastre es el más difícil de modelar, lo que no es un problema para la luna) y se tengan en cuenta al apuntar, debería ser posible lograr esto con algunas correcciones a mitad de camino.