Pistol spațial

Un pistol spațial  este o metodă de lansare a unui obiect în spațiul cosmic folosind o armă de foc, cum ar fi un tun gigant sau un pistol electromagnetic . Se referă la metode non-rachete pentru lansarea obiectelor pe orbită .

Proiectul de cercetare la mare altitudine al Marinei SUA a folosit un tun de 16 inchi (406 mm)  de calibru 100 (40 m) care a tras proiectile cu încărcătură de 180 de kilograme , fără explozie, cu o viteză de 3.600  de metri pe secundă care a atins o altitudine maximă de 180 de metri. kilometri. Prin urmare, acest tun permite proiectilului să efectueze un zbor suborbital în spațiu .

Până acum, însă, niciun pistol spațial nu a lansat vreodată cu succes un obiect pe orbită. Pistolul spațial în sine nu este capabil să livreze un obiect pe o orbită staționară în jurul unei planete fără a efectua o corecție a cursului obiectului după lansare, deoarece pistolul în sine este un punct de traiectorie, iar orbita este o traiectorie închisă. Adică proiectilul trebuie să fie încă „un pic o rachetă”.

Aspecte tehnice

Forțele G mari experimentate de proiectil înseamnă că cel mai probabil tunurile spațiale nu vor putea plasa în siguranță o persoană sau instrumente fragile pe orbită, dar se vor limita la livrarea de încărcături utile sau sateliți grei. Excepție fac pistoalele electromagnetice , care au timpi de accelerație teoretic nelimitați și fără țevi, care creează o forță de rezistență a aerului extrem de mare care acționează asupra nasului proiectilului.

Rezistența atmosferică creează dificultăți suplimentare în controlul zborului unui proiectil deja tras. Dacă țeava unui pistol spațial ajunge în straturile superioare ale stratosferei, unde aerul este mai puțin dens, atunci aceste probleme sunt parțial rezolvate.

Dacă pot fi găsite soluții acceptabile la aceste probleme de bază, pistolul spațial ar putea livra încărcături utile în spațiul cosmic la un cost scăzut fără precedent de 550 USD per kilogram [1] [2] .

Lansați pe orbită

Pistolul spațial în sine este incapabil să plaseze un obiect pe o orbită stabilă în jurul Pământului. Legile gravitației nu permit realizarea unei orbite stabile fără o sarcină utilă activă care efectuează corecții de zbor după lansare. Traiectoria poate fi parabolica, hiperbolica (daca viteza de miscare va atinge sau depasi viteza de evacuare ) sau eliptica ( prima viteza spatiala ). Acesta din urmă se termină pe suprafața planetei în punctul de lansare sau în alt punct, ținând cont de rotația planetei și de forța atmosferică. Aceasta înseamnă că traiectoria balistică necorectată va sfârși întotdeauna într-o cădere a planetei pe prima orbită dacă lansarea se face la prima viteză spațială. Când este lansat cu o a doua viteză cosmică, proiectilul intră pe o orbită în jurul Soarelui, care se intersectează cu orbita Pământului, totuși, această orbită, din cauza perturbațiilor de la alte planete, se poate schimba și nu se mai intersectează cu orbita Pământului ( manevra gravitațională ) . În orice caz, perioadele de revoluție în aceste orbite ale Pământului și proiectilul lansat vor diferi, ceea ce va duce la o distanță între momentul ciocnirii proiectilului și Pământ.

Isaac Newton evită această obiecție în experimentul său de gândire presupunând un munte incredibil de înalt de pe care ar trage tunul său. Cu toate acestea, proiectilul în acest caz va face, de regulă, o buclă în jurul planetei și se va întoarce la punctul de plecare.

O sarcină utilă concepută pentru a realiza o orbită închisă va permite cel puțin o anumită corecție a cursului pentru a intra pe o nouă orbită care nu se intersectează cu suprafața planetei. În plus, racheta poate fi folosită pentru modificări suplimentare de altitudine, așa cum a fost planificat în proiectul Quicklaunch.

Este posibil ca într-un sistem gravitațional cu mai multe corpuri, cum ar fi sistemul Pământ-Lună , să existe traiectorii care să nu traverseze suprafața Pământului, dar este posibil ca aceste căi să nu fie foarte simple și convenabile și să necesite mult mai multă energie. .

Accelerație

Dacă pistolul spațial are o lungime a țevii ( ), iar viteza necesară este notată cu ( ), atunci accelerația ( ) în țeavă poate fi calculată prin formula:

(Formula este corectă dacă presupunem că accelerația în butoi este constantă.)

De exemplu, într-un tun spațial cu țeava verticală care se extinde de la suprafața pământului până la troposferă , care are o lungime ( ) ~ 60 km , iar o viteză ( ) suficientă pentru a depăși gravitația Pământului ( a doua viteză spațială ) este de 11,2 km/ s pe Pământ, atunci accelerația ( ) va fi teoretic mai mare de 1000 m/s² , ceea ce înseamnă o suprasarcină de peste 100  g . Aceasta este de peste 3 ori supraîncărcarea maximă admisă pentru o persoană, care este de la 20 la 35  g timp de ~10 secunde [3]

Dublarea lungimii cilindrului reduce teoretic suprasarcina la jumătate (vezi formula).

Cu lungimi de butoi foarte mari (aproximativ 2000 km), puteți obține o suprasarcină care este acceptabilă pentru o persoană. În acest caz, este mai bine să plasați butoiul nu pe verticală, ci pe orizontală până când tăietura butoiului ajunge la marginea spațiului ( altitudine de 100 de kilometri ).

Încercări practice

Programul german de supertun V-3 din cel de-al doilea război mondial (mai puțin cunoscut decât racheta balistică V-2 sau racheta de croazieră V-1 ) a fost o încercare de ceva apropiat de un tun spațial. Construit în departamentul francez Pas de Calais , superpistolul a fost plănuit de naziști ca cea mai distructivă „ armă a răzbunării ”. A fost distrusă de RAF în iulie 1944 cu bombe seismice Tallboy .

Din punct de vedere practic, cea mai faimoasă este încercarea recentă de a realiza un pistol spațial de către inginerul de artilerie Gerald Bull pe Proiectul Babylon , care era cunoscut și în mass-media sub numele de „supergun irakian”. În proiectul Babylon Bull, el și-a folosit experiența de la Proiectul de cercetare înaltă pentru a construi un tun imens pentru Saddam Hussein în Irak . Această armă, dacă ar fi finalizată, ar fi primul pistol spațial adevărat capabil să lanseze obiecte în spațiu. Cu toate acestea, Bull a fost ucis înainte ca proiectul să fie finalizat și rămășițele tunului au fost distruse.

După moartea lui Bull, puțini oameni au încercat serios să construiască un pistol spațial. Poate cel mai promițător a fost „proiectul de cercetare ultra-altitudine” din anii 1980 în Statele Unite, finanțat prin dezvoltarea unui sistem de apărare antirachetă . Pistolul ușor cu gaz dezvoltat la Laboratorul Livermore a fost folosit pentru a testa rezistența la foc a obiectelor la viteze de până la 9  M . Dezvoltatorul principal John Hunter a fondat mai târziu compania Jules Verne Launcher în 1996, dar încă nu a reușit să găsească finanțare pentru proiectul de mai multe miliarde de dolari. În prezent, a fondat compania „Quicklaunch”.

Ca alternativă la pistoalele ușoare cu gaz, au fost propuse și amplificatoare precum motoarele ramjet. Alte propuneri folosesc metode de accelerare electromagnetică, cum ar fi tunul Gauss și pistolul cu șină .

În fantezie

Prima publicație a acestui concept a fost descrierea „ghilei de tun a lui Newton” în 1728 în „Tratat despre sistemul universului”, deși scopul său s-a redus în principal la un experiment de gândire pentru a demonstra forța de atracție [4] .

Probabil cea mai faimoasă descriere a tunului spațial este A Trip to the Moon de Jules Verne (bazat pe filmul mut A Trip to the Moon în 1902 ), în care astronauții zburau pe Lună într-o navă spațială lansată dintr-un tun. De asemenea, în lucrarea scriitorului „ Five Hundred Million Begums ” există un tun construit de profesorul Schulze, care (din cauza supravegherii profesorului), în loc să distrugă Franceville, a trimis un proiectil pe orbita joasă a Pământului.

Un alt exemplu celebru este tunul cu hidrogen propulsat folosit de marțieni pentru a invada Pământul în romanul Războiul lumilor de H. G. Wells . Wells folosește acest concept și în punctul culminant al filmului din 1936 „The Shape of the Future ”. Un dispozitiv similar a apărut mai târziu, de exemplu, în filmul din 1967 Rockets on the Moon.

În romanul lui Robert Heinlein „The Moon Hardly Lays ”, a fost folosită o „catapultă” electromagnetică pentru a livra mărfuri de pe Lună pe Pământ, care este aproape de pistolul Gauss în principiu de funcționare . Acolo au fost propuse și proiecte ale unei catapulte similare pentru livrarea mărfurilor de pe Pământ pe Lună.

În jocul video de rol „ Final Fantasy VIII ” dezvoltat de Square Soft (acum numit Square Enix ), oamenii sunt trimiși în spațiu folosind un tun hibrid  /  Gauss . În jocul video Ultima: Worlds of Adventure 2: Martian Dreams , Percival Lowell construiește un pistol spațial pentru a trimite nave spațiale pe Marte .

În jocul video Nintendo Paper Mario: The Thousand Year Door , protagonistul trage în lună cu un tun mare încărcat prin detonarea a mii de bombe antropomorfe. Acest lucru este prezentat într-o manieră oarecum comică.

În plus, în seria de jocuri video „ Halo ”, un tun alimentat magnetic (tun Gauss ) este folosit ca armă sol-aer  /  spațială, precum și pentru a lansa obiecte în spațiu de pe suprafața unei planete.

Vezi și

Note

  1. ↑ Un pistol spațial trage un satelit din adâncul oceanului Arhivat 8 septembrie 2010 la Wayback Machine (link descendent din 21.03.2017 [2049 de zile]) 
  2. ↑ Creatorul Maglev îndeamnă să zboare în spațiu cu trenul Arhivat 4 martie 2012 la Wayback Machine (link descendent din 21.03.2017 [2049 de zile]) 
  3. ↑ Pilotul de mașini de curse David Purley a supraviețuit în mod miraculos unui accident oribil Arhivat 25 mai 2011 la Wayback Machine 
  4. ↑ Space Cannons Arhivat 25 aprilie 2009 la Wayback Machine 

Link -uri