In dem Roman von Robert A. Heinlein, The Moon is a Harsh Mistress , dreht sich die Handlung bekanntermaßen darum, Steine vom Mond zur Erde zu schicken, die mit einer elektromagnetischen Schienenkanone abgefeuert werden, und die Einschläge sahen aus wie atomare Kraft.
Ist dies aus technischer Sicht plausibel? Müssen wir in Zukunft Angst vor einer Mondkolonie haben, die uns mit „Steinen bewirft“?
Soweit ich weiß, könnten Sie, wenn Ihre Geschwindigkeit nur um 20 Meilen pro Stunde abweicht, einen atmosphärischen Rückprall bekommen oder beim Wiedereintritt verbrennen. Angesichts der Erdatmosphäre, der beträchtlichen Entfernung zur Erde und der einfachen Größe der Erde im Verhältnis zu der kleinen Fläche von Städten und anderen effektiven militärischen Zielen scheint der Plan purer Wahnsinn zu sein?
Du könntest, aber es wäre nicht super einfach.
Zuerst müssen Sie den Mond verlassen. Die Fluchtgeschwindigkeit des Mondes beträgt etwa 2,38 km/s, was eine gute Schätzung dessen ist, was Sie benötigen würden, um den Einflussbereich des Mondes zu verlassen. Etwa 700 m/s davon ist die Umlaufgeschwindigkeit. Wenn Sie in die richtige Richtung starten, würden Sie nur weitere 300 m/s Geschwindigkeit benötigen, um die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes um die Erde, die etwa 1 km/s beträgt, vollständig aufzuheben. Somit beträgt die Mindestgeschwindigkeit 2,68 km/s. Es gibt einige Nuancen, die diese Geschwindigkeit leicht verringern könnten, aber sie sollte nahe genug sein, um eine ungefähre Schätzung zu erhalten.
Okay, ist das überhaupt möglich? Es gibt Railguns , die 2,4 km/s demonstriert haben, wenn sie eine 3-kg-Kugel auf die Erde geschossen haben. Bei geringer Schwerkraft und ohne Atmosphäre kann das für den Einsatz auf dem Mond wahrscheinlich etwas höher skaliert werden. Artillerie auf der Erde ist normalerweise etwas langsamer und erreicht eine maximale Geschwindigkeit von etwa 1 km/s für eine größere Runde und 1,5 km/s für eine kleinere Runde.
Abgesehen davon ist es einfacher, eine Kanone auf dem Mond zu bauen. Die größten Kanonen der Erde, wie das Projekt Babylon , benötigen Stützen, um zu verhindern, dass sich der Lauf in der Mitte verbiegt, was dazu führen würde, dass das Projektil vom Kurs abkommt.
Als nächstes ist die Genauigkeit zu berücksichtigen. Eine Differenz von nur 1 m/s über die 3 Tage, die die Apollo-Mission brauchte, um von der Erde zurückzukehren, ergibt eine Gesamtentfernung von über 250 km, ohne Berücksichtigung der Schwerkraft und der Erdrotation. Realistischerweise ist zumindest eine gewisse Fähigkeit erforderlich, den Pfad im Flug abzustimmen.
Als nächstes würde es überleben? Wenn ein Stück raffiniertes, dichtes Material wie Wolfram verschickt würde, könnte es überleben. Titan ist auf dem Mond ziemlich verbreitet und würde wahrscheinlich überleben. Aluminium, das häufigste Element auf dem Mond, würde nicht überleben, es sei denn in einem sehr großen Stück.
Schließlich, wie viel Kraft würde es verleihen? Die Geschwindigkeit auf der Erde variiert, wird aber etwa 11 km/s betragen. Nehmen wir an, eine kleine Atomwaffe ist unser Maßstab, 20 Kilotonnen. 1 Kilotonne sind etwa 4,18 GJs. Die kinetische Energie ist . Bei der angegebenen Geschwindigkeit wäre also ein Gestein von etwa 1380 kg erforderlich, um die Kraft einer Atomwaffe zu haben. Das ist größer als jedes kanonenartige Projektil, das wir auf die Erde abgefeuert haben, aber es ist nicht völlig außerhalb des Bereichs der Möglichkeiten.
Fazit: Wenn Mondbewohner wirklich die Erde bombardieren wollen, könnten sie dies mit einer Art Kanone oder einer elektromagnetischen Schiene tun. Höchstwahrscheinlich würden die Projektile zumindest ein wenig Führung erfordern und aus sehr dichten Metallen bestehen. Es würde auch eine beträchtliche Berechnung erfordern, damit es wie beabsichtigt funktioniert.
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Dies ist ein 3-Körper-Problem, 4, wenn Sie die Sonne einbeziehen, was Sie bei einer siebentägigen (oder längeren) ballistischen Flugbahnlösung tun müssen. "
Algebra" ist einfach nicht ausreichend. Bei einem Mehrkörperproblem braucht man die Fluchtgeschwindigkeit überhaupt nicht, das ist völlig falsch. Die Umlaufgeschwindigkeit des Mondes ist dreimal größer als Ihre Zahl,Heinleins Plan postuliert regelmäßige Getreidetransporte von Luna nach Terra in Chargen von 100 (metrischen) Tonnen über ein "elektromagnetisches Induktionskatapult" - was wir heute als Massentreiber bezeichnen könnten. Das Katapult der Lunar Authority wurde als "fast 100 Kilometer lang" mit einer Beschleunigung von 3 g angegeben. Ein zweites Katapult, gebaut von den Loonies als Ass im Ärmel – „Little David's Sling“ war ein 30 km langer, 10 g-Job.
Besagte Getreidelieferungen erfolgen in zylindrischen Stahlbehältern ("Lastkähnen"), da "ein Induktionsfeld keinen nackten Fels greift". Jeder Getreidekahn war mit Manövrier- und Bremsstrahlrudern sowie einem Transponder ausgestattet; Die Bremsdüsen wurden entfernt und für andere Felsen umfunktioniert, als die Lastkähne zu Waffen wurden. Heinleins Berechnung für die KE eines 100-Tonnen-Getreidekahns bei 11 km/s beträgt 6,25 x 10^12 Joule, was „an die Wirkung einer 2-Kilotonnen-Atombombe heranreicht“.
Ist das machbar? Gerard O'Neill und seine fröhliche Gruppe von Experimentatoren am Space Studies Institute bauten Ende der 1980er Jahre einen Prototyp eines Massentreibers mit 10 g Beschleunigung auf einer Tischplatte.
Die Bedenken des Fragestellers in Bezug auf den Rückprall und die Genauigkeit der Geschwindigkeit haben eher mit der Physik des flachen Wiedereintrittswinkels (z. 100 Tonnen Gestein sollen die kurze Reise durch die Atmosphäre weitgehend unbeschadet überstehen.
Aus der Perspektive des Buches hängt es ganz davon ab, ob terranische Regierungen die Kolonie ausbeuten und das Problem erzwingen werden, ob Sie eine zukünftige Mondsiedlung befürchten müssen, die Steine wirft. (Wählen Sie mit Bedacht!) Außerdem sollte beachtet werden, dass die Doktrin für die Operation Hard Rock darin bestand, niemanden zu töten (außer, wie beschrieben, die „leerköpfigen Schwärme“, die auf dem drei Tage zuvor angekündigten X saßen). Städte waren ausdrücklich NICHT Ziel:
„Wenn wir ganz Terra beweisen könnten, dass wir einen anhaltenden Angriff auf das stärkste Gibraltar ihrer Weltraumverteidigung nach Hause bringen könnten, würde es uns ersparen, dies durch die Zerschlagung von Manhattan oder San Francisco beweisen zu müssen.
Was wir nicht tun würden, selbst wenn wir verlieren würden. Warum? Harter Sinn. Wenn wir mit letzter Kraft eine größere Stadt zerstören würden, würden sie uns nicht bestrafen; Sie würden uns zerstören. Wie Prof es ausdrückte: ‚Wenn möglich, lass deinem Feind Raum, damit er dein Freund wird.'“
GdD
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