Ok, David me pidió que trajera la lluvia. Aquí vamos.

De hecho, es muy factible y muy eficiente usar un acelerador electromagnético para poner algo en órbita, pero primero mire nuestra alternativa:

• Ascensor espacial : no tenemos la tecnología

• Cohetes : gastas la mayor parte de la energía transportando el combustible, y la maquinaria es complicada, peligrosa y no se puede reutilizar (ningún vehículo de lanzamiento orbital ha sido 100% reutilizable. SpaceShipOne es suborbital, más sobre la distinción en un momento). Mire el SLS que la NASA está desarrollando, las especificaciones no son mucho mejores que las del Saturno V y eso fue hace 50 años. La razón es que el combustible para cohetes es exactamente el mismo: solo hay un límite de energía que puedes exprimir de estas reacciones. Si hay un gran avance en el combustible para cohetes, eso es una cosa, pero como no ha habido ninguno y no hay ninguno en el horizonte, los cohetes como vehículo de lanzamiento orbital son tecnologías sin salida en las que hemos alcanzado el pináculo.

• Cañones : la aceleración por una onda de presión está limitada a la velocidad del sonido en el medio, por lo que no puede usar ningún explosivo ya que estará limitado por esto (la pólvora está alrededor$2\text{ km/s}$, es por eso que los cañones de los acorazados no han aumentado su alcance en los últimos 100 años). Usando un medio diferente, puede alcanzar una velocidad de hasta 11 km/s usando hidrógeno. Este es el régimen de 'cañones de gas ligero' y una empresa quiere usar esto para poner cosas en órbita. Esto requiere altas aceleraciones (algo ridículo como miles de$\mathrm{m/s^2}$) que lo restringe a componentes electrónicos y materiales muy resistentes, como combustible y agua.

• Maglev : otra compañía está planeando esto ( http://www.startram.com/ ) pero si observa su propuesta, requiere bucles superconductores que ejecuten algo así como 200MA generando un campo magnético que destruirá todas las comunicaciones en varios estados, encuentro esto es poco probable que se construya.

• Acelerador electromagnético (cañón de riel) : ¡Esto va a ser increíble! No hay requisitos sobre aceleraciones altas (un cañón de riel puede operar a aceleraciones más bajas) y no hay límite en la velocidad máxima. Consulte los siguientes documentos:

  • Sistema de lanzamiento de bajo costo y depósito de combustible orbital

  • Lanzamiento al espacio con cañón de riel electromagnético

  Algunas distinciones rápidas, hay lanzamiento suborbital y orbital. Suborbital puede alcanzar altitudes bastante grandes que están bien en el espacio, los cohetes de sondeo pueden llegar hasta 400 millas y el espacio comienza en 60 millas. La diferencia es si tienes suficiente velocidad tangencial para alcanzar la órbita. Para$1\text{ kg}$a$200\text{ km}$de la tierra la energía para levantarla a esa altura es$0.5 m g h = 1\text{ MJ}$, pero la velocidad tangencial requerida para permanecer en órbita es$m v^2 / r = G m M / r^2$dando un$KE = 0.5 m v^2 = 0.5 G m M / r = 30\text{ MJ}$, por lo que necesita mucha más energía cinética tangencialmente. Para hacer algo útil, debes estar en órbita, por lo que no quieres apuntar tu arma hacia arriba, sino que la quieres en un ángulo suave subiendo una montaña o algo así.

  Todos los documentos que cité tienen el cañón de riel subiendo una montaña y de aproximadamente una milla de largo y lanzando agua y carga. Eso es porque para lograr el$6\text{ km/s}+$necesita para la velocidad orbital que necesita para acelerar el objeto desde un punto muerto a lo largo de su pista. Cuanto más corta es la pista, mayor es la aceleración. Necesitará alrededor de 100 millas de pista para reducir las aceleraciones dentro de las tolerancias de supervivencia que tiene la NASA.

  Por qué querrías hacer esto? Solo necesita mantener los sistemas de energía y los rieles, que están en el suelo para que pueda tener personal todo el tiempo. Todo es reutilizable y se puede reutilizar muchas veces al día. También puede tener un tamaño estándar de objeto que lanza y abre un mercado masivo de productores de naves espaciales, las pequeñas empresas que no pueden pagar 20 millones por un lanzamiento ahora pueden pagar los 500,000 por un lanzamiento. Los costos eléctricos de un lanzamiento de cañón de riel se reducen a aproximadamente 3 $ / kg, lo que significa que todo el dinero del lanzamiento se destina a costos de capital y mantenimiento y, una vez que se paga el arma, los precios pueden caer drásticamente. Es la única forma en que la humanidad tiene la tecnología para poder lanzar grandes cantidades de objetos y, al final, se trata de lanzar en masa.

  Nadie ha considerado tener un cañón de riel largo que tenga millas de largo porque suena loco desde el principio, por lo que la mayoría de las propuestas son para pequeños cañones de riel de alta aceleración como en los documentos anteriores. El tema es que esto limita lo que pueden lanzar y en cuanto lo haces a nadie le interesa mucho. ¿Por qué un cañón de riel largo es una locura? En realidad no lo es, las materias primas (carriles de aluminio, tubo de hormigón, volantes y bombas de vacío) son todas conocidas y baratas. Si pudieron hacer un ferrocarril de hierro de 2000 millas en el siglo XIX, ¿por qué no podemos hacer 150 millas de aluminio en la década de 2000? La cuestión es el dinero y la fuerza de voluntad, alguien debe demostrar que esto funcionará y no solo escribir artículos sobre esto, sino salir y hacerlo si alguna vez tenemos la esperanza de salir de esta roca como especie y no solo como los 600. o eso que se han ido ya. Además, las grandes empresas y agencias espaciales ahora no van a arriesgar miles de millones en un nuevo proyecto mientras haya tecnología que se ha perfeccionado y probado durante los últimos 80 años que podrían usar. Hay muchos desafíos de ingeniería, algunos de los cuales yo y otros hemos estado trabajando en nuestro tiempo libre y hemos resuelto, algunos que aún son problemas abiertos. Yo y varios otros científicos que están terminando o recientemente terminaron su doctorado planean seguir este curso (jeff ross y josh en solcorporation.com, el sitio web aún no está activo porque terminé mi doctorado hace 5 días, pero está por llegar). algunos de los cuales yo y otros hemos estado trabajando en nuestro tiempo libre y hemos resuelto, algunos que aún son problemas abiertos. Yo y varios otros científicos que están terminando o recientemente terminaron su doctorado planean seguir este curso (jeff ross y josh en solcorporation.com, el sitio web aún no está activo porque terminé mi doctorado hace 5 días, pero está por llegar). algunos de los cuales yo y otros hemos estado trabajando en nuestro tiempo libre y hemos resuelto, algunos que aún son problemas abiertos. Yo y varios otros científicos que están terminando o recientemente terminaron su doctorado planean seguir este curso (jeff ross y josh en solcorporation.com, el sitio web aún no está activo porque terminé mi doctorado hace 5 días, pero está por llegar).

CONCLUSIONES

Sí, es posible, la tecnología está aquí, es económico y factible lanzar cualquier cosa, desde carga hasta personas. No ha recibido mucha atención porque todos los grandes ya usan cohetes, y nadie ha propuesto un cañón de riel que pueda lanzar más que carga. Pero ha llamado la atención de algunos jóvenes científicos que van a luchar por esto, así que siéntese y consulte las noticias dentro de unos años.

Hay una buena investigación sobre cañones de riel en la Universidad de Texas en Austin, dirigida por Ian McNab. Véase, por ejemplo, IR McNab. "Progreso en la investigación de Hypervelocity Railgun para el lanzamiento al espacio". Trans. IEEE. revista 45: 381-388, 2009. Hay una lista de sus publicaciones que describen el trabajo de su equipo. La financiación proviene del ejército de los EE. UU., ya que hay aplicaciones en artillería de largo alcance. Todavía hay problemas de investigación, como la tendencia de los rieles a vaporizarse y el problema del sobrecalentamiento de la carga útil en el aire a velocidades tan colosales.