Frachtkanonen-Liefersystem von der Erde zum Mond?

Es gab einen Mann namens Gerald Bull , der zusammen mit anderen das HARP-System entwickelte, das als Sprungbrett zu einer Superkanone dienen sollte, die eine (kleine) Nutzlast in den Weltraum schleudern konnte, wo sie sich (möglicherweise) in eine richtige Umlaufbahn einschleudern würde . Die Hauptattraktion sind die relativ geringen Kosten, um kleine Nutzlasten in den Orbit zu bringen.

Ich denke, wenn Sie den verstorbenen Mr. Bull fragen könnten, ob Ihr vorgeschlagenes System möglich wäre, würde er aufhören zu reden und anfangen zu entwerfen.

Ob es möglich ist, eine Waffe herzustellen, die in der Lage ist, eine ausreichend große Nutzlast in den Weltraum zu schleudern, die sich dann selbst in eine Umlaufbahn bringen könnte, die sich dem Mond nähert, ist fraglich. Ich würde sagen, jetzt nicht, aber vielleicht ist es mit Fortschritten im Antrieb und der Weiterentwicklung von Superkanonen nicht undenkbar, obwohl es weit hergeholt ist.

Beachten Sie, dass ich mit "Fracht" an sehr kleine Gegenstände denke. Weniger als ein paar Kilo (und das treibt mich an). Das mag wenig klingen, aber wenn Sie auf dem Mond sind und die Platine, die die Lebenserhaltung am Laufen hält, ausfällt, wären ein paar Kilo in Ordnung.

Sie verwenden das falsche Werkzeug für den Job. Mit einem Linearmotor können Sie viel höhere Geschwindigkeiten viel wirtschaftlicher erreichen. (Denken Sie an eine Magnetschwebebahn, die immer schneller wird.) Etwas von LEO auf LTO zu steigern, ist keine große Sache, wenn Sie genug Strom zur Verfügung haben.

Es bringt jedoch nichts, ein solches System in den Orbit zu bringen. Eine Rakete benötigt keinen brennenden Treibstoff, alles, was nach hinten geworfen wird, zählt – und Ihre Fracht, die zum Mond fliegt, ist etwas, das geworfen wird. Ihre Station geht mit genauso viel Energie in die entgegengesetzte Richtung, alles, was Sie sparen, ist, dass Ihre Rakete auf der Station bleibt, anstatt in den Weltraum gestartet zu werden.

Wenn Sie es auf die Erde bringen, haben Sie aufgrund der Atmosphäre einige ziemlich große technische Probleme. Wenn Sie eine lange Strecke bauen, muss sie horizontal sein – und das bedeutet eine Menge Atmosphäre. Sie benötigen eine sehr, sehr große Nutzlast mit einem Hitzeschild, das besser ist als alles, was die NASA dafür gebaut hat. Außerdem ist es niemandem gelungen, ein System zu entwerfen, das sich nicht durch die Schockwellen selbst zerstört.

Alternativ gräbst du direkt nach unten und verwendest einen sehr hohen Boost. Das Luftwiderstandsproblem wird auf einfach unglaublich gesenkt. Immer noch keine Antworten auf die Schockwellen.

Beachten Sie, dass eine Version von Jules Vernes Waffe gebaut wurde. Es besteht kein Zweifel, dass die "Nutzlast" (nur aus wissenschaftlicher Neugier, sie war völlig träge) mit weit über der Fluchtgeschwindigkeit gestartet wurde. Obwohl die Instrumente sehr wenig aufzeichneten, wurde es zweifellos verdampft, bevor es die Atmosphäre verließ. Wenn es nicht verdampft worden wäre, hätte es Sputnik ins All geschlagen. Obwohl es theoretisch mit einer Kapsel möglich wäre, die so konstruiert ist, dass sie die Passage überlebt, bezweifle ich, dass dies jemals der Fall sein wird - die Ladung in der "Kanone" war eine ziemlich große Wasserstoffbombe, die "Nutzlast" ein Stopfen in dem dafür gebohrten Loch .

Trebuchets vertragen sich nicht gut mit der Raumfahrt.

Raketen sind erforderlich, weil die Energie, die in dieses supermoderne "Trebuchet" eingespeist werden müsste, im Wesentlichen eine massive Explosion wäre. Zerstörung nicht nur der Maschine selbst, sondern auch der Ladung.

Mit anderen Worten: Raketen verbrauchen langsam ihren Treibstoff, indem sie ihn mitbringen, um nicht eine einzige bodengestützte Detonation einsetzen zu müssen, die alles in die Luft jagen würde.

Für all das gibt es jedoch eine Lösung: Laser . Indem Sie einen hochintensiven Laser, der von der Oberfläche ausgestrahlt wird, auf Segel richten, die an dem, was Sie senden möchten, befestigt sind, können Sie es ohne Raketen vorantreiben. Die NASA entwickelt diese Technologie bereits heute.

"... Fracht aus der Erdumlaufbahn zu starten und sie den Mond erreichen zu lassen" ?

Oh Himmel nein, definitiv nicht. Lassen Sie uns schnell die Serviettenrechnung durchführen:

Es dauert ungefähr$7.8 km/s$um die niedrige Erdumlaufbahn zu erreichen , und herum$11 km/s$für eine Translunar-Injektion .

Das Shuttle braucht etwa 8 Minuten , um LEO-Geschwindigkeit zu erreichen.

Das heißt, es breitet sich aus$7.8 km/s$Geschwindigkeitsänderung über 480 Sekunden.

$1g = 9.8m/s^2$

Damit,

$G-force = \frac{\text{Acceleration in }m/s^2}{9.8}$

Also die Beschleunigung des Shuttles$= \frac{\text{7800 }m/s}{480\text{ seconds}} = 16.25$

und$\frac{16.25}{9.8} = 1.65g$

Ganz grob gesagt beträgt die Beschleunigung des Shuttles im Laufe der Zeit also 1,65 g .

Jetzt enthält ein Artillerieprojektil keinen eigenen Treibstoff, sodass es nicht beschleunigt, nachdem es den Lauf verlassen hat. Es gewinnt am Anfang seine ganze Geschwindigkeit auf einmal, was bedeutet, dass diese Kanone / Katapult / Trebuchet vermitteln muss$11 km/s$ $\Delta v$ augenblicklich .

$\Delta v$= wörtlich Geschwindigkeitsänderung _

Lassen Sie uns aufrunden und sagen, dass diese Kanone diese Geschwindigkeitsänderung genau über 1 Sekunde anstatt über Millisekunden vermittelt.

Beschleunigung des Projektils$= \frac{\text{11000 }m/s}{1\text{ second}} = 11000$

$\frac{11000}{9.8} = 1122.44g$= lach

Wie wäre es, einfach in den Orbit zu kommen?

$\frac{7800}{9.8} = 795g$

Man kann mit ziemlicher Sicherheit sagen, dass es niemals passieren wird, wenn man sich nur die Zahlen ansieht und einige schnelle grobe Schätzungen anstellt.

Das Problem, das Sie bei G-Force sehen, ist die Zeit , in der Sie beschleunigen. Beschleunigung sagt niedrig, solange Sie länger brauchen, um Ihre gewünschte Geschwindigkeit zu erreichen. (In diesem Fall Orbital- oder TLI -Geschwindigkeit.)

Sie können dies direkt in Ihrem Auto erleben: Beschleunigen Sie von 0 km/h auf 80 km/h, indem Sie so stark wie möglich auf das Pedal treten. Sie erreichen Ihre gewünschte Geschwindigkeit relativ schnell, spüren jedoch während der Fahrt mehr Beschleunigungskräfte auf Ihrem Körper.

Drücken Sie das Pedal leicht von 0 auf 80 km/h, und Sie werden schließlich die gleiche Zielgeschwindigkeit über einen längeren Zeitraum erreichen und somit eine viel geringere Beschleunigung spüren.

Das Problem mit der Orbitalkanone ist also zweifach, und wahrscheinlich wurde eine versucht, aber nie gebaut: 1) sie kann am Anfang nur einmal eine Geschwindigkeitsänderung bewirken 2) die Orbitalgeschwindigkeit ist so groß (egal, TLI im Moment) dass nichts Hohles die G-Kräfte überleben könnte . (Im Ernst, Sie könnten sogar ein solides Stück Stahl platt machen.)

Ich schlage ein zweistufiges System vor, um Ihre Fracht zum Mond zu bringen. Einige kurze Recherchen deuten darauf hin, dass jede Mondmission einen zweiten "Start" aus der Erdumlaufbahn beinhaltete.

Stage One kann Ihre Weltraumkanone oder Magnetschwebebahn sein, die dafür ausgelegt ist, Standardnutzlasten in die Umlaufbahn zu bringen: https://en.wikipedia.org/wiki/Non-rocket_spacelaunch#Projectile_launchers

Stage Two bietet Auswahlmöglichkeiten in verschiedenen Preisklassen und Lieferzeiten, von einer Rakete, die 2-3 Tage dauern würde, bis zu einem Ionentriebwerk, das über ein Jahr dauern würde. http://www.universetoday.com/13562/how-long-does-it-take-to-get-to-the-moon/

Nicht-Gemeindevorräte konnten ein Jahr im Voraus geplant und billig versendet werden, aber die Kolonie würde nie mehr als ein paar Tage von einer Notlieferung entfernt sein.

Im Allgemeinen erzeugt eine einzelne „Kanone“, die gestartet werden soll, keine Umlaufbahn. Eine Schiene oder ein langes Rohr auf dem Mond kann zweifellos eine Nutzlast auf ihre Fluchtgeschwindigkeit bringen (die entgegengesetzte Richtung von dem, was Sie gefragt haben), es wird nicht in der Umlaufbahn sein; das erfordert zumindest eine weitere Verbrennung während des Fluges.

Jetzt mit mehreren Körpern ist die Situation komplexer. Stellen Sie sich vor, die Nutzlast in die der Umlaufbahn des Mondes entgegengesetzte Richtung zu schießen und sie aufzuheben. Dann fällt es direkt nach unten und trifft mit 25000 Meilen pro Stunde auf die Erde, was ein bisschen viel zu „fangen“ ist!

Brian Wang vom NextBigFuture- Blog hat die ultimative „Waffe“ vorgestellt; die sogenannte Jules-Verne-Kanone , die eine nukleare Ladung verwendet, um eine massive Nutzlast in die Umlaufbahn zu schießen oder direkt auf den Mond einzuschlagen.

Dies ist im Wesentlichen ein auf den Kopf gestellter nuklearer ORION-Pulsantrieb, die nukleare Ladung befindet sich in einem Salzstock oder einer ähnlichen Formation, und die Energie der Explosion wird über eine Schubplatte auf eine Frachtkapsel übertragen, die durch die Atmosphäre und in die Umlaufbahn schlägt.

Das Lesen des Artikels zeigt, dass wie beim ORION-Raumschiff größer wirklich "besser" ist und nukleare Impulsantriebe aller Art sich nicht sehr gut "verkleinern" lassen. Natürlich sind die Arten von Frachten, die Sie liefern könnten, angesichts der Tausenden von "g" -Beschleunigung, die Knochen brechen, im Wesentlichen Feststoffe (Sie könnten beispielsweise eine Kilotonne Kohle versenden, wenn Sie Kohlenstoff für die Verarbeitung im industriellen Maßstab benötigen), also Tausende von Tonnen von Computerteilen oder Maschinen ist im Grunde ein No-Go. Natürlich könnten tausend Tonnen Barren aus hochwertigem Stahl oder Titan verschickt werden, um Maschinenteile herzustellen, aber irgendwann würden sich die Nachbarn über den Lärm der Kanone beschweren, und es wäre viel billiger, stattdessen Erze aus praktischen erdnahen Objekten abzubauen.